Динамика вегетативной регуляции кардиоритма программистов в течение рабочей смены

 

Результаты наших исследований в данной серии детально описаны в публикациях [291; 277].

В данной серии экспериментов была обследована группа инженеров-программистов в процессе рабочего дня. Все обследуемые занимались умственным трудом, характеризующимся интеллектуальными и сенсорными монотонными нагрузками, при длительном использовании (до 6 часов и более) видеодисплейных терминалов. Исследование включало дискретный и непрерывный режимы регистрации кардиосигналов. Дискретная регистрации показателей ВСР проводилась 3 раза в течение трудового дня: до рабочей смены (с 8:00 до 8:30), в обеденный перерыв (с 11:00 до 11:45), после рабочей смены (с 16:30 до 17:00). Измерения проводили в положении сидя, в течение 5 минут, с помощью программно аппаратного комплекса «Поли-Спектр» фирмы «Нейрософт».

При популяционной оценке измеренных и расчётных показателей вариабельности сердечного ритма на момент начала рабочего дня выяснилось, что более 85% испытуемых имеют значительные отклонения от нормы [125] таких базовых параметров кардиоинтервалограммы, как общая мощность спектра вариабельности сердечного ритма, мощность LF-компонента спектра, ИВБ и, в ряде случаев, мощность HF-компонента спектра ВСР. Характерно, что выраженность нарушений вегетативной регуляции оказалась статистически значимо (р=0,04) больше в группе со стажем работы 10 и более лет. На рисунке 46 представлено распределение испытуемых в выборке по динамике наличия или отсутствия в показателях ВСР отклонений от нормы (0 - нет отклонений; 1 – есть отклонения) за 3 среза в течение рабочего дня.

Рис. 46. Распределение динамики функциональных состояний в течение одного рабочего дня в условиях интенсивной информационной нагрузки в исследуемой группе по оси Х - коды состояний (0 – норма, 1 – отклонения от нормы в начале, середине и конце смены, соответственно); по оси У - доля в популяции из 29 человек.

К середине рабочего дня выраженность вегетативных нарушений незначительно уменьшалась, однако в конце смены вновь достигала исходных значений. Наиболее существенным было падение показателя общей мощности спектра вариабельности сердечного ритма (Рисунок 47), причем средний стаж работников со значимым снижением этого параметра составил 8,3 + 2,7 года против 5,4 + 1,5 (р=0,02) у инженеров с сохранением нормального уровня общей мощности спектра вариабельности сердечного ритма. При этом в обследуемой возрастной группе достоверных корреляций наблюдаемых отклонений от возраста не выявлено. Эти настораживающие данные подтверждают известный тезис о хронизации стресс-индуцированных нарушений при систематических информационных нагрузках.

Рис. 47. Средневыборочное изменение общей мощности вариабельности сердечного ритма (ТР) в течение рабочего дня. * – р<0,05.

В целом, регрессионный анализ динамики практически всех базовых показателей, характеризующих вегетативную регуляцию сердечной деятельности, позволил выявить линейный характер связей между этими показателями, зарегистрированными в начале рабочего дня и в его середине, или в середине дня и в конце рабочей смены (Рисунок 48). Это свидетельствует о значительной прогностической ценности начальных параметров вегетативной регуляции для оценки уровня работоспособности и стрессоустойчивости опрераторов сложных информационных систем на протяжении рабочей смены.

При дальнейшем анализе полученных данных это предположение получило существенное подкрепление. Разделив всю популяцию обследованных по динамике показателя общей мощности спектра вариабельности сердечного ритма на группы с выраженным падением этого показателя к концу смены и сохранением данного интегрального параметра на уровне нормы, мы убедились в возможности прямого прогнозирования динамики функционального состояния испытуемых по уровню начальных показателей регуляции. При этом наиболее информативными, по нашим результатам, параметрами оказались как нативные (TP, LF), так и структурные и расчетные (LF/HF, %LF, %HF, ЧСС, R-R_min, RRNN) показатели вариабельности сердечного ритма. Например, если в группе, характеризующейся нормальным функциональным состоянием в конце смены, показатели ТР и LF/HF и в начале рабочего дня соответствовали норме (Рисунок 49), то в группе с выраженным финальным истощением регуляторных ресурсов эти параметры и в начале смены были значимо снижены.

 

А.	Б.
А.	Б.
А.	Б.

Рис. 48. Линейный характер связей между значениями показателей ВСР в начале и середине рабочего дня (А), в середине и в конце рабочего дня (Б).

Однако нетрудно заметить, что выявленные закономерности, при всей их ценности, имеют исключительно популяционный, статистический характер. Для персонифицированного мониторинга на втором этапе экспериментальной серии была использована технология беспроводного неинвазивного мониторинга вариабельности сердечного ритма.

 

Рис. 49. Динамика изменений показателя общей мощности спектра (ТР) и индекса ваго-симпатического взаимодействия (LF/HF) в течение рабочей смены.

 

В целом, полученные на этом этапе результаты подтвердили наши предположения. Так, при мониторинге сердечно-сосудистой системы методом беспроводной связи было отмечено закономерное усиление симпатической активации в регуляции сердечной деятельности: в течение всего рабочего дня у 32,2% работников, в первой половине рабочего дня – у 25,8%, во второй половине дня – у 35,5% работников. В период усиления симпатической активации у 44,8% сотрудников была зафиксирована экстрасистолия. Также было отмечено, что у лиц, проводящих в середине рабочего дня физкультурную паузу, общее физиологическое напряжение во второй половине рабочего дня было ниже, чем в первой (p<0,01).

Однако в процессе исследования был обнаружен ряд индивидуальных особенностей, не укладывающихся в обобщённую статистическую картину: почти у четверти обследованных характер динамики параметров вегетативной регуляции сердечного ритма при непрерывном мониторинге отличался от усредненных популяционных показателей, полученных при дискретных измерениях. Например, при сходных начальных параметрах ВСР (Рисунок 50), его динамика в течение рабочего дня существенно различалась у двух испытуемых, что в итоге привело к сохранению нормальной регуляторной функции у одного из обследованных (Рисунок 50, Б) и грубым нарушениям регуляции сердечной деятельности – у другого (Рисунок 50, А).

 

	I	II
А	А
Б	Б
Рис. 50. Телеметрия динамики индекса вегетативного баланса в течение рабочего дня. А-исходное состояние в норме: в конце рабочеого дня ухудшение функционального состояния; Б - в начале и в конце рабочего дня состояние в норме. I - временная диаграмма индекса вегетативной регуляции; по оси х - время суток, по оси у - ИВБ; II - частотно-временная динамика (вейвлет) сердечного ритма в конце рабочего дня.

Таким образом, полученные данные указывают на развитие функционального напряжения и перенапряжения систем регуляции у работников данной профессиональной группы. В возрастной группе от 24 до 38 лет риск развития отклонений не связан с возрастом, а зависит от общего стажа работы в условиях интенсивных информационных нагрузок. Результаты исследования позволили применить индивидуальный подход при разработке рекомендаций и организации перерывов для снижения нервно-эмоционального напряжения при работе с ПЭВМ.

В целом параметры вегетативной регуляции кардиоритма не стационарны в течение дня, динамика их изменений носит нелинейный, квазипериодический характер. Можно заключить, что вегетативная регуляция сердечного ритма меняется в зависимости от контекста целевой функции системы. Таким образом, невозможно по стационарным записям в покое оценить уровень вегетативной регуляции и его изменения при последующей смене контекста.