Многомесячный мониторинг здоровья у жителей Севера

С целью изучения динамики функционального состояния и здоровья северян проведено многомесячное исследование группы мужчин на Севере России в г. Сыктывкаре (61º40´N, 50º51´E).

Работа выполнена по методике донозологических исследований, разработанной в Институте медико-биологических проблем РАН [2,6], с применением аппаратно-программного комплекса «Экосан-2007»..

Методика и материал исследований

В исследовании использовали аппаратно-программный комплекс «Экосан-2007» (Медицинские компьютерные системы, г. Зеленоград), включающий в себя аппаратно-программные комплексы «Кардивар» (анализ вариабельности сердечного ритма - ВСР), «КардиоВизор-06» (дисперсионное картирование электрокардиограммы - ДК ЭКГ) [4], СКУС (психофизиология). Анализ ВСР проводили в соответствии с рекомендациями группы Российских экспертов [3]. Вычисляли частоту сердечных сокращений (ЧСС), стресс-индекс (SI), показатель активности регуляторных систем (ПАРС), а также основные показатели временного (SDNN, RMSSD, pNN50) и спектрального (TP, HF, LF, VLF, ULF, HF,%, LF,%, VLF,%, LF/HF, IC) анализа ВСР. Электрокардиограмму регистрировали в положении сидя, в одном из стандартных отведений. Для оценки вегетативного статуса организма рассчитывали также вегетативный индекс Кердо (ВИК).

С помощью системы скрининга сердца «КардиоВизор-06» регистрировали индекс ДК ЭКГ «Миокард» в течение одной минуты два раза.

С помощью пульта психофизиологической диагностики FirstSync компьютерной системы контроля стресса СКУС определялись простую зрительно-моторную реакцию (ПЗМР, мс), сложную зрительно-моторную реакцию (СЗМР, мс).

Ежемесячно измеряли жизненную емкость легких (ЖЕЛ) сухим спирометром; силу правой и левой кисти; задержку дыхания на вдохе и выдохе; давление на выдохе с помощью сфигмоманометра.

В ходе экспериментов контролировали температуру воздуха на улице (наружная температура), атмосферное давление, температуру и относительную влажность воздуха в помещении. Ежедневные значения индексов геомагнитной активности (Кр и Ар) за период исследований были любезно предоставлены Т.А. Зенченко (Институт космических исследований РАН).

В начале исследований однократно был измерен процент жира в теле с помощью электронного определителя жира модели OMRON BF 302 (Япония).

Обследовано 17 практически здоровых испытателей-волонтеров, прошедших полное поликлиническое обследование и давших письменное согласие на проведение эксперимента. Исследование одобрено локальным комитетом по биоэтике при Институте физиологии Коми НЦ УрО РАН. В качестве испытателей были служащие МЧС и научные работники из г. Сыктывкара в возрасте от 25 до 45 лет (в среднем 32 года). Их исходные характеристики представлены в таблице.

Статистическая обработка полученных результатов. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью программ Statistica 6.0 и Биостат 4.03. Проводили проверку выборки на нормальность распределения вариант. Для выявления взаимосвязей между изучаемыми показателями вычисляли коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Различия и коэффициенты корреляции считали значимыми при p<0,05.

Результаты исследований

Из данных таблицы следует, что большинство испытателей-северян оказались ростом «средний» или «выше среднего». По массе тела и индексу массы тела большинство из них превышает норматив, что нередко встречается у северян. По силе и силовому индексу основная масса испытателей имеет низкие показатели, а по жизненной емкости легких и жизненному индексу показатели ниже средних, что ранее было отмечено у северян, проживающих на более высоких широтах [8].

Результаты пробы с задержкой дыхания оказались в целом хорошими, а индекс Скибинской и КРИС у большинства был нормальным, что позволяет говорить о достаточном кардиореспираторном резерве у отобранного контингента северян.

По времени ПЗМР у половины волонтеров выявляются замедленные процессы в ЦНС, что характерно и для северян более высоких широт [7,8].

Таблица

Общие характеристики 17 испытателей-северян

Показатели	Пределы колебаний	Средние	Нормы
Возраст, лет	25-45	32,0
Рост, см	164-188	175,0
Масса тела, кг	55-110	78,7
Индекс массы тела, кг/м²	20,4-33,5	25,6	20-25
Доля жира в теле, %	10,6-32,1	19,7	8,5-22
Сила мышц кисти, кг	35-58	47,0
Силовой индекс, %	46-78	61	66 и выше
ПЗМР, мс	152-250	200	До 200
СЗМР, мс	219-295	249	Да 250
ЖЕЛ, мл	3000-5000	4362
Жизненный индекс, мл/кг	41-73	56	56 и выше
Проба Штанге, с	46-133	80	50 и выше
Систолическое АД, мм рт.ст.	108-138	120	100-140
Диастолическое АД, мм рт.ст.	67-88	75	60-90
ЧСС, уд/мин	56-78	71	55-75
ВИК, %	(-34)–(+12)	-8	(-10)-(+10)
ИФИ, усл.ед.	1,93-3,00	2,38	До 2,59
Индекс Скибинской, баллы	20-87	49	31 и выше
КРИС, баллы	0,79-1,86	1,09	0,9 и выше
Уровень физического здоровья, баллы	(-1)-12	5,06	7 и выше
ПАРС, баллы	1-6	3,5	До 3
Индекс «Миокард», %	3-18	13,7	До 15
Стресс-индекс, усл.ед.	32-177	104	50-150
Индекс централизации, усл.ед.	0,4-8,3	3,3	До 2,5

Значения артериального давления и ЧСС у большинства волонтеров были в пределах оптимальных и нормальных величин. Значения ВИК у многих испытателей имеет отрицательные значения, что говорит о парасимпатической направленности влияния на кровообращение. Величины ИФИ у большинства мужчин-северян указывают на удовлетворительную адаптацию, а у некоторых из них имеет место напряжение механизмов адаптации.

Значения параметров физического здоровья по Апанасенко свидетельствуют о низком уровне соматического здоровья у волонтеров-сыктывкарцев, что подтверждает полученные ранее данные у северян на 65º с.ш. [8].

По показателю «Миокард» (рис. 1) у части волонтеров выявляются некоторые отклонения от нормы, возможно говорящие об изменении обменно-энергетических процессов в миокарде, у большинства этот показатель был в норме. По значениям индекса централизации можно говорить о наличии напряжения у ряда испытателей при этом стресс-индекс только у отдельных лиц выходил за пределы нормы.

Рис.1. Индекс ДК ЭКГ «Миокард» у добровольцев-северян в течение длительного мониторинга (M±SD) (серым фоном выделены границы норматива).

По показателю ПАРС у большинства северян его значения превышают норму, что свидетельствует о наличии лиц с донозологическим и даже преморбидным состоянием (рис.2).

Рис. 2. Динамика «показателя активности регуляторных систем» или уровня здоровья по Р.М. Баевскому у трех испытателей (зона нормы - до 3 баллов, - донозологическое состояние – выше 3 баллов).

Переходя к анализу данных многомесячного мониторинга, прежде всего, следует подчеркнуть, что хотя г. Сыктывкар находится в зоне так называемого «ближнего Севера», здесь наблюдаются резко выраженные сезонные изменения светового климата и ряда метеорологических параметров (температура и влажность атмосферного воздуха). Для климата Сыктывкара характерны сравнительно длинная зима и короткое лето [5]. Преобладание холодного арктического воздуха зимой и теплого континентального летом создает контраст температуры в годовом ходе. Средняя годовая температура воздуха составляет 0,4ºС, снежный покров лежит около половины года, в среднем 182 дня. Среднегодовая скорость ветра составляет 4,1 м/с. Для Сыктывкара типично большое число пасмурных дней в году (в среднем 194) и дней с осадками (в среднем 201).

При анализе динамики показателей обращают на себя внимание относительная стабильность большинства показателей в годовом цикле.

Это может объясняться по крайней мере двумя обстоятельствами. Во-первых, отобранная группа людей по характеру своей деятельности большую часть времени на работе и в быту находится в условиях комфортного микроклимата и искусственного освещения, т.е ограждена от прямых влияний внешней среды, и подвержена гиподинамии и гипокинезии. Во-вторых, организм человека как сложная живая система обладает способностью демпфировать влияние внешних факторов и стремится поддерживать постоянство внутренней среды (всем известный гомеостаз).

В попытке отыскать возможные связи физиологических показателей с факторами внешней среды и взаимосвязи между показателями состояния организма нами предпринят корреляционный анализ. В связи с тем, что многие показатели имеют характер распределения, отличающийся от нормального, применена ранговая корреляция (по Спирмену). Корреляционный анализ велся в двух направлениях: рассчитывались коэффициенты межиндивидуальной корреляции у 17 лиц с учетом многократного измерения показателей у каждого волонтера в годовой динамике (при n=205) и коэффициенты групповой (усредненные данные для 17 лиц) корреляции в динамике 11 месяцев (при n=11). При этом выявлены статистически значимые связи между целым рядом измеренных показателей.

При анализе межиндивидуальных корреляций приведены только те примеры, где коэффициенты корреляции были не ниже 0,3 (p<0,01 при n=205), и когда можно было говорить об «умеренной» степени взаимосвязи, о «значительной» корреляции при коэффициенте выше 0,5, о «сильной» связи при коэффициенте выше 0,7.

Температура воздуха на улице влияет на температуру воздуха в помещении (0,670), на влажность воздуха в помещении (0,864), на температуру тела (0,419) и температуру кожи (0,356). С температурой воздуха в помещении связаны его влажность (0,557), температура тела (0,432), температура кожи (0,412), градиент температур «ядро-оболочка» (0,300). С влажностью воздуха в помещении коррелируют температура тела (0,374) и температура кожи (0,364).

С возрастом человека (в диапазоне 25-45 лет) связаны длина тела (r = -0,407), диастолическое АД (0,327), пульсовое АД (-0,332), ИФИ (0,407), RMSSD (-0,356), pNN50 (-0,355), SDNN (-0,384), TP (-0,397). С массой тела коррелируют рост (0,539), систолическое АД (0,428), пульсовое АД (0,382), ИФИ (0,584), уровень физического здоровья – УФЗ (-0,461). С индексом массы тела (ИМТ) связаны систолическое АД (0,439), пульсовое АД (0,377), среднединамическое АД (0,364), ИФИ (0,747) и УФЗ (-0,572).

Между показателями центральной гемодинамики также существует корреляция: систолическим и диастолическим АД (0,332), двойным произведением (ДП) и пульсовым АД (0,328). Значение ЧСС связано с ПАРС (0,488). С интегральным показателем нагрузки на сердце - ДП коррелируют: ИФИ (0,578), УФЗ (-0,555), RMSSD (-0,477), стресс-индекс (0,417), индекс централизации (0,408), ПАРС (0,489). Со значением ИФИ связаны среднединамическое АД (0,712), УФЗ (-0,665), RMSSD (-0,454), pNN50 (-0,383), SDNN (-0,350), стресс-индекс (0,427), TP (0,324), ПАРС (0,317). Значение ПАРС также коррелирует с ВИК (0,312).

Кардиореспираторный индекс Скибинской (ИС) связан с УФЗ (0,309), с кардиореспираторным индексом Самко (0,591), с RMSSD (0,312). Значение УФЗ коррелирует с RMSSD (0,370), стресс-индексом (-0,344), с ПАРС (0,325).

Значения RMSSD связаны со стресс-индексом (-0,674), TP (0,769), индексом централизации (-0,356), ПАРС (-0.387). Значения pNN50 коррелируют со стресс-индексом (-0,545), с TP (0,745), ПАРС (-0,304) и индексом централизации (-0,314). Значения SDNN сильно связаны со стресс-индексом (-0,795) и TP (0,944). Стресс-индекс коррелирует с TP (-

0,692) и ПАРС (0,386). Индекс централизации значимо связан с ПАРС (0,616).

Интересно, что индекс «Миокард» не коррелирует ни с одним другим показателем среды или организма. По-видимому, он имеет самостоятельное значение в донозологической диагностике при оценке состояний миокарда и не может быть заменен другими показателями.

При анализе корреляций среднегрупповых данных в годовой динамике принимали во внимание только коэффициенты корреляции величиной 0,56 и выше (при n=11 p=0,05). В этом случае выявляется меньше статистических связей между показателями, но они ценны тем, что могут свидетельствовать о влиянии факторов сезонности, геомагнитной обстановки и микроклимата в помещении на организм.

С максимумом показателя геомагнитной активности Кр связаны время ПЗМР (-0,568), стресс-индекс (0,573). Со средним значением Кр коррелирует диастолическое АД (-0,598), ИФИ (-0,566), жизненный индекс (0,591). С градиентом значений Кр связан балл самочувствия (0,582), жизненный индекс (0,562), стресс-индекс (0,590).

С освещенностью на улице коррелируют систолическое АД (-0,709), ДП (-0,693), ИФИ (-0,907) и жизненный индекс (0,723). С температурой наружного воздуха связаны ИМТ (-0,734), температура кожи (0,912), градиент температур «ядро-оболочка»» (-0,745), систолическое АД (0,782), диастолическое АД (-0,620), среднединамическое АД (-0,625), жизненный индекс (0,773). Атмосферное давление влияет на систолическое АД (0,593).

С температурой воздуха в помещении связаны температура кожи (0,843) и градиент температур «ядро-оболочка» (-0,716). С влажностью воздуха в помещении коррелируют температура тела (0,690), температура кожи (0,786), градиент температур «ядро-оболочка» (-0,568) и жизненный индекс (0,634).

С ИМТ связано систолическое АД (0,590). С температурой тела коррелирует ПАРС (0,562).

Заключение

Контрольная группа из 17 мужчин-северян, участвующая в многомесячном исследовании, характеризуется повышенными значениями ИМТ и низкими силовым и жизненным индексами, сниженными уровнями соматического здоровья по шкале Апанасенко, замедленной психомоторной реакцией на световой раздражитель. У большинства волонтеров-северян в покое по данным вариабельности сердечного ритма, ИФИ, индекса централизации и ПАРС отмечается напряжение регуляторных механизмов, повышение расходования функциональных резервов и преобладание центрального контура регуляции над автономным. При многомесячном мониторинге функциональных показателей у жителей Севера России с использованием аппаратнопрограммного комплекса «Экосан-2007» у большинства практически здоровых лиц в отдельные периоды обследования выявлены донозологические состояния организма. У мужчин-добровольцев, проживающих на Европейском Севере России, при многомесячном мониторинге обнаружено негативное влияние повышенной геомагнитной активности на состояние центральной гемодинамики и вегетативной регуляции кровообращения.