Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Оценка и прогнозирование адаптационных характеристик организма человека

?г6 од

о з фез т

На правах рукописи

Ротов Александр Васильевич

ОЦЕНКА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ АДАПТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

14.00.17. - нормальная физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

ТОМСК - 1997

Работа выполнена в Сибирском государственном медицинском университете

Научный консультант: доктор медицинских наук,

профессор, академик РАМН Медведев М.А.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Грацианова А.Д.

доктор биологических наук, профессор Карташев А.Г.

доктор медицинских наук, профессор Удут В.В.

Ведущее учреждение: Институт физиологии Сибирского отделения РАМН (г.Новосибирск)

Защита диссертации состоится "_"_ 1997 г.

в _ часов на заседании диссертационного совета

Д 084.28.02 Сибирского государственного медицинского университета (634050, г.Томск, Московский тракт, 2).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Сибирского государственного медицинского университета (Томск, пр. Ленина, 107).

Автореферат разослан "_" _ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук,

профессор Бражникова H.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Уже не одно десятилетие, перед человечеством, интенсивно преобразующим среду обитания, со всей остротой встает многоплановая проблема самого человека [Н.А.Агаджанян, 1994, 1995; В. П. Казначеев, 1980, 1983]. Психофизиологический аспект этой проблемы прежде всего ориентирует на раскрытие закономерностей, механизмов, обеспечивающих континуум приспособительного поведения человека [В.И.Медведев, 1984], и в частности, такие стороны его жизнедеятельности, как адаптация к различным видам деятельности, производственным условиям, факторам окружающей среды, климато-географическим и трансмеридиональным воздействиям, проходящим с использованием резервных возможностей организма и напряжением компенсаторных механизмов [Ф.3.Меерсон, 1988, 1993; А.Д.Слоним, 1984; А.А.Айдаралиев, А.Л.Максимов, 1988]. Несмотря на большое количество исследований, посвященных изучению психофизиологических механизмов адаптации [С.Г. Кривощеков с соавт., 1983, 1987; А.М.Уразаев, 1990 и др.]; значительная их часть относится к рассмотрению изменений, происходящих в отдельных системах и органах человека [А.М.Байманова, 1991; R. L. Н.Sprangers,

1991] и не отражает состояние организма в целом. Неисчислимое количество используемых в физиологии показателей состояния различных систем организма [Э.М.Казин с соавт., 1993; В.А.Малько, 1983; К.К.Рогалев, 1992 и др.]; огромное многообразие способов их тестирования [Функциональное ..., 1992] и определения функционального состояния [О.Г.Берестнева с соавт., 1987; М.А.Медведев, 1988; G.L.Albright, 1991] упирается в недостаточность критериев оценки и прогнозирования этих состояний [Ю.В.Бушов,

1992], в невозможность предвидения ближайших и отдаленных последствий адаптивных реакций человеческого организма [В.И.Мар-темьянов, 1991; Ф.3.Меерсон, 1993]. Медицинская и биологическая науки до последнего времени не располагают достаточной информацией, которая позволила бы предусмотреть последствия воздействия на человека комплекса экстремальных факторов различной природы [Н.Н.Василевский, 1984; Ф.3.Меерсон, 1993].

Экономическая целесообразность освоения труднодоступных, заболоченных территорий с суровыми природно-климатическими условиями определила широкое распространение вахтового метода орга-

- г -

низации труда в Сибири [С.Г.Кривощеков, 1985; В.А.Матюхин, 1988; Медико-социальные..., 1984]. По географическим различиям мест приложения труда и постоянного жительства производственных коллективов выделяют два типа систем, форм вахтового труда - собственно вахтовую и экспедиционно-вахтовую [Медико-биологические. .., 1983; Медико-социальные____ 1984; Программа..., 1982].

Для предприятий, расположенных в климато-географической зоне Западной Сибири, вахтовая система предполагает наиболе щадящее, внутрирегиональное или внутриобластное использование трудовых ресурсов. Именно здесь, в качестве модельного эксперимента для изучения адаптационных стратегий организма на сочетанное и раздельное воздействие факторов различной природы актуально исследование вахтовых форм труда [В.А.Матюхин с соавт., 1976]. Нерациональность вахтовой системы по отношению к человеческому фактору, неизбежность применения вахтовых форм труда, отсутствие у медицинской и биологической науки информации, позволяющей предвидеть ближайшие и отдаленные последствия ее применения для организма человека определяют актуальность исследований, направленных на изучение закономерностей физиологических адаптации организма вахтовых рабочих, выработку критериев оценки и прогнозирования функционального состояния организма человека в процессе адаптации. В то же время, поскольку принципы применения труда данной категории работников являются достаточно общими, их изучение имеет общеметодическое значение и базируется на широко известных, современных достижениях психофизиологии [Н.Е.Введенский, 1952; Э.Лекявичус, 1986; J.Bancroft, 1993].

Цель и задачи исследования. Целью работы являлось определение качественных и количественных характеристик процесса адаптации организма человека в условиях вахтового труда и выработка оценочных и прогностических критериев функционального состояния организма работающих на вахтах.

При этом были поставлены следующие задачи:

1. Изучить и систематизировать индивидуальные особенности адаптивного реагирования организма человека на комплекс условий вахтового труда. Оценить уровень адаптоспособности организма человека.

2. Исследовать возможность применения интегральных критериев для оценки адаптоспособности человека. Установить алгоритм

пролонгированного воздействия факторов окружающей среды на организм вахтовых рабочих-нефтяников.

3. Проанализировать состояние различных систем организма человека в динамике вахтового периода. Выяснить структуру взаимосвязей между отдельными компонентами систем в процессе адаптации.

4. Провести оценку функционального состояния организма работающих на вахтах с учетом функционального резерва адаптирующихся систем, уровня функционирования и степени напряжения поведенческих и вегетативных функций рабочих-нефтяников.

5.Разработать автоматизированную систему для интегральной оценки функционального состояния целостного организма, либо отдельных его систем и отдельных параметров в процессе адаптации.

Еаичная новизна. В работе впервые исследовано влияние различных систем организма на формирование адаптивных и дезадаптив-ных типов реакции с применением индивидуального подхода и интегральных методов моделирования. Индивидуально-типологический подход позволил унифицировать параметрические измерения и получить качественно новую, устойчивую картину адаптационного процесса. Полученные данные позволили проанализировать функциональный резерв и степень напряжения адаптирующихся систем и всего организма в целом, наблюдать общие закономерности процесса адаптации. Изучена взаимосвязь адаптивного поведения вахтовых рабочих-нефтяников с индивидуальными стратегиями адаптации типа "спринтер-стайер", а также с вегетативной регуляцией сердечно-сосудистой системы. Установлено, что применение предложенных интегральных критериев для оценки адаптационного процесса с большой достоверностью показывает напряжение и срыв процессов адаптации как на уровне отдельных систем, так и на уровне целостного организма. На основе данных критериев выделены типы адаптированное™ человека, разработаны прогностические критерии адаптоспособнос-ти. Проведены оценка и прогноз функционального состояния организма человека в процессе адаптации к комплексу внешних условий с высокой степенью достоверности и устойчивости. Разработано программное обеспечение для автоматической оценки адаптоспособ-ности.

Практическая значимость. Полученные результаты исследования

позволяют с высокой степенью достоверности оценить функциональное состояние организма человека, адаптирующегося к комплексу внешних воздействий и прогнозировать последствия этого процесса. Разработанная методика и компьютерная автоматизированная система могут быть использованы для оценки и прогноза любого континуума' состояний организма, слежения за протеканием патологических процессов в организме, для оценки медикаментозной, физиотерапевтической или психологической коррекции на любом этапе адаптации. Предложенный математический аппарат и программное обеспечение при индивидуальном подходе уже по исходным значениям реакции позволяют выявить систему или параметр, испытывающие наибольшее напряжение в процессе адаптации, болезни либо ремиссии. Результаты исследования целесообразно использовать для прогноза течения процесса адаптации или болезни и разработки индивидуальной тактики реабилитационных мероприятий. Выявленные закономерности формирования адаптивных состояний профессионально значимых и го-меостатических систем организма человека в процессе периодической адаптации к экстремальным факторам различной природы вошли в физиологические разделы информационно-методического письма "Медико-социальные, медико-биологические аспекты применения вахто-во-сменного труда в нефтяной промышленности"(1984), в "Методические материалы к разработке мероприятий по оптимизации вахтовой системы организации труда в Западной сибири" (Москва-Томск, 1987).

Основные результаты диссертационной работы включены в учебные программы обучения студентов на кафедрах физиологии Сибирского медицинского университета. Томского государственного университета и Томского государственного педагогического университета.

Основные положения, выносите на защити:

1. Интегральные значения параметрических реакций организма человека в применении к оценке адаптоспособности вахтовых рабочих-нефтяников служат оценочными, диагностическими и прогностическими критериями уровня адаптированности (здоровья) человека.

2. Количественные характеристики интегрального метода математического моделирования биологических систем позволяют выде-

лить типы адаптоспособности, оценить функциональный резерв и степень напряжения всего организма в целом, отдельных систем либо отдельных параметров. Выявленные типы адаптивных реакций на длительный физический труд в условиях вахты являются относительно устойчивой характеристикой для данного индивидуума.

3. Исходные значения показателей вахтовых рабочих-нефтяников, характеризующие состояние организма до качала работы и формирующие ответную реакцию организма на внешние воздействия, могут служить оценочными и прогностическими критериями адаптоспособности.

4. Взаимоотношения уровней функционирования организма, степени его напряжения и функционального резерва адаптирующихся систем зависят от типа адаптационной реакции и формируют картину адаптационного процесса.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на:

- Всесоюзной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика АН УССР Г.Ф. Фольборта (Киев-Черкассы, 1985); межвузовском семинаре "Медико-социальные, медико-биологические проблемы вахтового труда" (Томск, 1985); I съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1986); 5-й Всесоюзной конференции "Адаптация человека к климато-географическим условиям и первичная профилактика" (Новосибирск, 1986); рабочем совещании по реализации программы "Вахта" в ЦК профсоюзов рабочих нефтяной и газовой промышленности (Москва, 1986); 8-й Всесоюзной конференции "Измерения в медицине и их метрологическое обеспечение" (Москва, 1986); выездном Пленуме Центральной проблемной комиссии "Адаптация человека и первичная профилактика" Научного Совета по медицинским проблемам Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера при президиуме АМН СССР (Новосибирск, 1987); региональной научно-практической конференции "Профессиональная патология в восточных регионах страны и вопросы диспансеризации работающих (Новокузнецк, 1988); 5 Всесоюзном симпозиуме "Эколого-физиологические проблемы адаптации (Москва, 1988); 3 Всесоюзном симпозиуме "Проблемы оценки и прогнозирования функционального состояния организма в прикладной физиологии (Фрунзе, 1988); Всесоюзной конференции, посвященной 100-летию кафедры нормальной физиологии

ТМИ (Томск, 1989); Всесоюзной конференции "Система терморегуляции при адаптации организма к факторам окружающей среды" (Новосибирск, 1S90); 9-й Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы физиологии труда к профилактической эргономики" (Москва, 1990); научно-практической конференции "Фундаментальные науки - медицине" (Томск, 1990, 1992, 1994); научной конференции "Медкко-био-логические аспекты нейро-гуморальной регуляции (Томск, 1990, 1992, 1994); научной конференции, посвященной памяти проф. В.А. Пегеля (Томск, 1996).

Объем и структура работы. Работа изложена на 216 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы (глава I), социально-психологической характеристики контингента обследованных и условий их труда (глава II), описания психофизиологических методов, математической обработки результатов исследования и программного обеспечения работы (глава III), а также основных результатов исследования (изложенных в 11 параграфах IV главы), заключения и выводов. Список литературы содержит 376 цитируемых источников, из них 271 отечественных и 105 зарубежных авторов. Диссертация иллюстрирована 44 рисунками и 20 таблицами.

Публикации. Материалы диссертации изложены в 45 публикациях. Работа выполнялась в Центральной научно-исследовательской лаборатории Сибирского ордена Трудового Красного Знамени медицинского университета.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Сошальпо-психологическая характеристика контингента обследованных и условий труда

При проведении медико-биологических исследований по изучению влияния двухнедельных вахтовых режимов труда с 12-часовой периодичностью смен в условиях вахтового поселка на предприятиях акционерного общества "Томскнефть" нами была выделена статистически значимая единовременно находящаяся на вахте группа рабочих-нефтяников основных профессий, занятых современными видами механизированного физического труда на открытом воздухе, достаточно однородная по условиям труда.

За период работы над диссертацией (1982-1996 г.г.) было ор-

ганизовано 28 экспедиций по программам физиологических, психофизиологических, социально-психологических исследований, во время которых автором набран материал. Всего в динамике вахтовых периодов (15-дневные вахты) обследовано 223 человека, проводился хронометраж рабочего времени и динамическая оценка их труда. В качестве контроля, по этим же программам, изучалась группа рабочих основных профессий нефтедобывающей промышленности (18 человек) , работающих в дневные смены в условиях стационарного режима обычной рабочей недели (5 дней работы+2 дня отдыха при 8-часовом рабочем дне), проживающих в г.Стрежевом и работающих в его окрестностях, а также группа рабочих с РТО (15+15, 12x12) в течение 15-дневного межвахтового отдыха в летнее время года (14 человек). Обработка полученных результатов и их интерпретация проводилась индивидуально по каждому обследованному в динамике вахтового периода.

Согласно проведенному нами исследованию, возраст работающих на вахтовых участках составлял от 20 до 50 лет. Его ограничения определялись положением, запрещающим привлекать для работы вахтовым методом лиц, моложе 18 лет, сроками службы в армии, а также льготами выхода на пенсию для работающих в районах Крайнего Севера и в приравненных к ним районах Западно-Сибирского нефтегазового комплекса. При статистическом анализе данных о возрасте и стаже рабочих-нефтяников основных профессий на вахтовых участках АО "Томскнефть" было установлено, что необходимое для анализа полярных, типологических различий относительно равномерное распределение контингента на три группы обеспечивалось границами возраста 25 и 35 лет, стажа работы по профессии в отрасли 5 и 10 лет, стажа работы вахтовым методом 1 и 3 года. Большая часть вахтовых рабочих (75%), уволившихся по собственному желанию, была в возрасте до 35 лет. Из них со стажем работы по профессии менее 5 лет было 89% рабочих, со стажем работы вахтовым методом менее 3 лет - 77%.

Для объяснения причин, обусловливающих внутрирегиональный переход на вахтовые режимы труда, нами был проведен анкетный опрос 406 рабочих из бригад бурения и добычи нефти, непосредственно на вахтовых участках АО "Томскнефть". Все опрошенные постоянно проживали в Томской области и имели удовлетворительные жилищные условия. Полученные данные позволили установить, что преоб-

ладающие причины определялись стремлением к обеспечению определенного уровня материального благосостояния, большой продолжительностью межвахтового отдыха на фоне достаточно высокой заинтересованности в профессиональной деятельности.

Для выявления соотношений между социальными и биологическими компонентами причин неудовлетворительной адаптации рабочих из бригад бурения и добычи нефти к вахтовым РТО через отделы кадров управлений буровых работ и нефтегазодобывающих управлений в течение двух лет проводился анкетный опрос увольняющихся по собственному желанию. При этом, для исключения причин, обусловленных неблагоприятными жилищными условиями, которые являются достаточно типичными при вахтовой системе организации труда, были выделены анкеты 157 респондентов, давших наиболее полные ответы, которые оценивали свои жилищные условия по месту постоянного жительства как удовлетворительные (наличие отдельной квартиры или дома). Опрошенные рабочие в возрасте от 21 до 37 лет со стажем работы в отрасли до 8 лет, в том числе вахтовым методом до 2 лет, постоянно проживали в базовых населенных пунктах региона. Результаты опроса показали, что среди основных причин увольнения ведущими являлись причины социального характера ("семейные обстоятельства", "неудовлетворенность заработной платой") и имеющие биологическую основу ("тяжесть труда", "состояние здоровья"). Климатические условия региона не являлись значимыми причинами увольнения для вахтовых рабочих, постоянно проживающих в Западной Сибири. Однако, режим труда и отдыха, тяжесть труда при 12-часовой продолжительности смен и состояние здоровья, хотя и значительно реже выделялись в качестве основных причин увольнения, но в то же время были достаточно значимыми и часто отмечались в числе первых трех. При анализе сопряженности основной причины увольнения с двумя последующими было установлено, что значительными дополнениями к ним, проявляющимися более чем в 50% случаев, были: при "неудовлетворенности заработной платой" -стаж работы по профессии менее 2 лет(у 89%), при неудовлетворительной оценке состояния здоровья - "тяжесть труда" и "режим труда и отдыха"(у 75%). Характерно, что конфликты по месту работы являлись причиной увольнения только у респондентов, проработавших на предприятии менее 1 года и в возрасте, моложе 25 лет. Следует отметить, что при 15-дневном РТО условия работы на вахте

были оценены, как более тяжелые по сравнению с 7-дневной вахтой и стационарным режимом 89% опрошенных. Практически здоровые обследуемые рассматривали применение средств медицинского контроля, как целесообразное только в период меквахтового отдыха, в связи с дефицитом свободного времени на вахтах.

Результаты проведенного исследования, отражающие через структуру социальных и биологических притязаний человека, степень его адаптированное™ к вахтовой форме труда, позволили установить, что вахтовый режим труда является относительно оптимальным лишь для 25 - 32% рабочих основных профессий из числа постоянно проживающих в базовых пунктах региона. Отсюда очевидно, что пути оптимизации "человеческого фактора" в условиях вахтовой организации труда связаны с решением медико-биологических проблем разработки научно обоснованных критериев оценки и прогнозирования функциональной устойчивости организма работающих к специфическим условиям вахтового труда.

2. Методы исследования

2.1. Психофизиологические методы исследования.

Физиологические, психофизиологические исследования организма человека в процессе трудовой деятельности в экстремальных условиях предполагают подбор и физиологическое обоснование изучаемых параметров, адекватно отражающих функциональное состояние обследуемых, выявление из них наиболее информативных, объективно характеризующих функциональные резервы организма. Помимо этого, в ходе самого исследования, необходимо исключать ряд факторов, могущих внести нежелательные помехи в результаты исследования. С этой целью нами исключены из числа обследуемых лица, ранее или в настоящее время не проживающие в Западно-Сибирском регионе, лица, постоянно перемещающиеся в регион из других климато-геогра-фических областей для работы в условиях экспедиционно-вахтового труда с пересечением двух и более часовых поясов, лица, имеющие по данным медицинских осмотров различные хронические заболевания, стоящие на диспансерном учете или находящиеся под наблюдением врачей, лица, употребляющие алкоголь, нарушающие режим труда и отдыха либо режим обследования. Это позволило относительно

объективно оценить психофизиологическое состояние организма рабочих основных профессий бурения и добычи нефти, проживающих в Западной Сибири и работающих в условиях 15-дневных вахт.

Для объективной оценки функционального состояния организма вахтовых рабочих в процессе труда в высоких широтах нами использованы следующие рекомендованные в литературе тесты и методы: тест САН в модификации Н.К.Пейсахова для оценки субъективного ощущения самочувствия обследуемых (САН); время "индивидуальной минуты" (ИМ); время сенсомоторной реакции на световые (ВРС) и звуковые (ВРЗ) сигналы; критическая частота слияния световых (КЧСМ) и звуковых (КЧЗМ) мельканий. Двигательно-мышечные функции оценивались по показателям мышечной силы (MC) и выносливости (MB), измеряемых кистевым динамометром по стандартной методике. Состояние сердечно-сосудистой системы исследовалось по показателям систолического (АДс) и диастолического (АДд) артериального давления, частоты пульса (ЧП). Учет терморегуляции велся по измерениям температуры тела (Т) в подмышечной впадине электротермометром ЭТМ-35.

2.2. Методологический подход и математическая обработка

полученного материала. Программное обеспечение работы.

Любое изменение параметров или структуры, происшедшее в какой-либо системе организма, немедленно распространяется по всем системам, вызывая изменения в каждой из них. Однако, при не слишком большом возмущении, равновесие в системе снова восстанавливается, но при каких-то других значениях переменных. В этом случае говорят о динамическом ("плавающем") равновесии организма и его существенных переменных. Общепринято при оценке гомеостаза организма использовать следующие качественные представления [Ф. З.Меерсон, 1988J:

1) если система в целом устойчива и точка равновесия лежит в такой области, что все существенные переменные не выходят за пределы физиологической нормы, то организм находится в условиях нормы;

2) если система в целом устойчива, но изменения в ней таковы, что равновесная точка смещается значительно, так что часть существенных переменных выходит за пределы нормы, наступает па-

тологическое состояние организма.

В.Н.Новосельцев (1978) предложил описывать гомеостатические свойства биосистем на основе компартментальных моделей открытого типа. При выборе структуры этих моделей на "желаемое" поведение переменных не накладывается никаких условий, поэтому главней задачей является выявление таких структур компартментальных моделей, в которых стационарные значения переменных в системе мало зависят от изменений условий внешней среды. Несмотря на то, что метод Новосельцева В.Н. дает возможность качественной оценки го-меостатических свойств биосистемы, он обладает одним существенным недостатком, а именно: при данном подходе не учитывается вероятностный характер функционирования биосистемы. Поэтому для решения задачи оценки адаптационных возможностей организма человека была использована предложенная в [0.Г. Берестнева, Я.С.Пек-кер, 1987] методика, основанная на энтропийных методах анализа биосистем.

Полученный нами экспериментальный материал обработан статистически на базе ПЭВМ IBM PC Центральной научно-исследовательской лаборатории Сибирского медицинского университита. Помимо энтропийного метода моделирования сложных систем, описанного в работах [О.Г.Береснева, Я.С.Пеккер, 1987; A.B.Ротов с со-авт.,1997], статистическая обработка материала проводилась по Г.Ф.Лакину: вычисляли среднюю арифметическую и ее ошибку (Х±ш), среднее квадратичное отклонение (И). Для оценки нормальности распределения всех показателей проводили расчет асимметрии и эксцесса отдельно по каждому обследованному за период 15-дневной вахты, обеспечивая таким образом индивидуальный анализ и интерпретацию полученных значений. Достоверность различий для отдельных групп параметров оценивали по критерию Стьюдента при 5% уровне значимости (Р<0,05). Обширный математический аппарат, применяемый в данной работе, позволил всесторонне оценить процесс адаптации-деадаптации различных систем организма вахтовых рабочих-нефтяников, а также наглядно проиллюстрировать полученные данные.

3. Прогностический подход к оценке функционального состояния организма человека при адаптации к вахтовым тслобшш торида

3.1. Использование энтропийных критериев для опенки и прогнозирования адаптационных процессов.

Энтропийные методы моделирования сложных систем представляют собой пример так называемого внешнего описания состояния биологических объектов. Этот подход ведет свое начало от представлений, высказанных еще Аристотелем, в соответствии с которыми важность целого превыше важности ее составляющих [А.Б.Коган, Б.М.Владимирский,1988].

Известно, что энтропия живых систем - это мера степни неопределенности распределения состояний биологических параметров. Энтропия любой системы организма может определяться по любым структурным или функциональным показателям либо параметрическим реакциям (параметрам) этой системы. Причем, энтропия максимальна при максимальной неопределенности исхода биологического процесса и равна нулю при полной определенности исхода, либо в случае, если исследование этого процесса не содержит информации.

Важной характеристикой твых систем является условная энтропия, характеризующая неопределенность распределения состояний биологической системы относительно известного (эталонного) распределения. В качестве эталонных параметров для биосистемы могут выступать самые различные факторы, и в первую очередь, системы переменных внешней среды.

Энтропийные методы моделирования сложных систем тесно связаны с использованием различных информационных критериев. Для оценки степени отклонения состояния организма от " нормального" уровня может быть использован также критерий на основе информационной меры Кульбака, как меры предпочтительного поведения биосистемы [Н.В.Бокучава, Г.В.Мамасахлисов, 1985]. Нами предложена модификация такого критерия, который, кроме того, является аналогом условной энтропии, а также расчет алгоритма вычисления вероятностей.

При решении нашей задачи оценки и прогнозирования функционального состояния организма человека в качестве "эталонного" принималось состояние обследуемого в первый день вахты до начала работы. Это обусловлено проведенными нами ранее исследованиями [А.В.Ротов, 1992; А.М. Уразаев с соавт.,1986] в которых было пока-

зано наличие опережающих перестроек функциональных систем организма человека перед началом трудовой деятельности в условиях вахтового труда. Аналогичные наблюдения приведены у А.А.Ухтомского (1937). М.И.Виноградов (1966) говорит о "предупредительной иннервации" перед началом любой трудовой деятельности. Ряд современных авторов называют состояние психофизиологической мобилизации перед началом работы "состоянием ожидания работы" [В.И.Ко-панев, В.В.Власов, 1986; Н.И.Сапова, Т.А.Павлова, 1981; К.М.Смирнов, 1984) и показывают его плавный переход в процессе трудовой деятельности к "оперативному отражению действительности по П.К.Анохину (1962).

Таким образом, адекватная мобилизация всех систем организма человека будет приходиться на период, предшествующий началу трудовой деятельности. В случае же гипер- или гипомобилизации срабатывает "закон исходных величин" Уайдера (1931), выравнивающий системные параметры в процессе работы. Все остальные параметрические изменения в динамике вахтового периода будут являться "отражением действительности" и в случае их высоких значений правомерно рассуждать о напряжении адаптивных механизмов.

3.2. Качественная и количественная оиенка функционального состояния адаптирующегося организма.

При решении практических задач диагностики отличать сдвиги, происходящие внутри одного состояния, от перехода к новому функциональному состоянию чрезвычайно сложно, особенно, если скорость изменения существенных переменных, выбранных для описания состояний, незначительна по сравнению с длительностью цикла наблюдения за системой. Тем не менее, именно с практической точки зрения чрезвычайно важно определить, имеет ли место скачок в пространстве состояний или наблюдаются просто случайные изменения внутри одной из областей этого пространства [Э.М.Казин с со-авт., 1993].

Решить эту задачу можно путем введения трех критических уровней: "утомления", "напряжения" адаптивных механизмов и "срыва" адаптации с применением вероятностного подхода [О.Г.Берест-нева, Я.С.Пеккер, 1987; 0.Г.Берестнева, 1988]. При этом, чем меньше значение I, тем ближе состояние обьекта к "предпочтитель-

ному". В качестве порогового значения критерия I используется величина (1кр), соответствующая случаю, когда для всех учитываемых показателей биосистемы состояния "адаптированности" и " напряжения механизмов адаптации" являются равновероятными. Увеличение I (при I < 1кр) будет соответствовать переходу биосистемы от "нормы" к пограничному состоянию, "напряжению". Дальнейшее увеличение I (при I > 1кр) будет соответствовать переходу от "напряжения" к "срыву адаптации".

Для качественной оценки изменения состояния организма в какой-то промежуток времени введена функция I (и, представляющая собой значения интегрального показателя в различные моменты времени. Функцию 1(г) можно рассматривать как выходную функцию биосистемы. Для количественной оценки отклонения переменных состояния Хо от нормального уровня используется интегральный показатель, представляющий собой отношение площади под кривой выше 1кр. ко всей площади под кривой Ш). В случае, когда значения 1(1) не будут превышать значение 1кр на протяжении всего времени исследования, введенный интегральный показатель равен нулю.

Изложенный выше математический аппарат был использован для решения конкретной задачи - оценки состояния адаптированности нефтянников - вахтовиков при 15 - дневном режиме работы.

3. 3. Интегральная опенка функционального состояния организма работающих на вахте.

Нами была изучена возможность использования данной методики для решения задач оценки и прогнозирования функционального состояния организма нефтяников в условиях 15-дневной вахты. Исследовалось 3 группы показателей организма, характеризующих состояние сердечно-сосудистой системы, центральной нервной системы, а также двигательной мышечной системы.

Анализ полученных результатов позволил выделить 4 основных типа реакции организма на длительный физический труд в условиях вахты.

Первому типу реакции (I) соответствуют колебания 1(1) относительно 1кр., при отсутствии напряжения адаптирующихся систем. У вахтовых рабочих с I типом реакции фактически не наблюдается качественных изменений функционального состояния. Следовательно,

реакцию такого типа можно считать адаптивной, так как значения Функций не выходят за "коридор нормы" в течение всей вахты. При втором типе реакции (II) значение I(t) на каком-то промежутке времени возрастает, а затем стабилизируется на качественно новом уровне. Такого рода реакция функциональной системы на социально-производственные факторы определена нами как адаптивно-компенсаторная реакция. При третьем типе реакции (III) величина I(t) с некоторого момента времени начинает монотонно возрастать до некоторого уровня, значительно превышающего 1кр, а затем монотонно убывает и достигает исходного уровня, что характеризует этот тип реакции как компенсаторный. В этом случае функциональные резервы организма в течение вахтового периода полностью компенсируют некоторое напряжение функциональной системы. Четвертый тип реакции (IV) характеризуется монотонным возрастанием фунции I(t) с некоторого момента времени до конца вахты, что свидетельствует о дестабилизации всех исследованных систем организма. Следовательно, такой тип реакции характерен для перенапряжения адаптивных компенсаторных механизмов и может быть определен как дезадаптивный.

Кроме четырех основных типов реакции организма человека на экстремальные воздействия окружающей среды нами было выявлено еще три типа адаптационных реакций (Illa, Шб, Г/а).

Тип Ша отличается от III тем, что после пика функции I(t), ее значения стабилизируются на некотором уровне, превышающем значения критического. Такого рода реакцию организма на условия окружающей среды можно охарактеризовать как частичную, или неполную компенсацию.

Тип IIIб также аналогичен III типу реакции, за исключением того, что в течение нескольких вахтовых суток организмом поддерживается высокий уровень реагирования на внешние воздействия, а затем происходит возврат к исходному уровню. Таким образом данный тип реакции также можно отнести к компенсаторному.

Тип IVa характеризуется тем, что монотонное возрастание функции I(t) начинается не с начала вахты, а спустя несколько дней. Для такого типа реагирования очень значимым является именно продолжительность вахтового периода.

Наши исследования показали, что наиболее распространенным, независимо от сезонов года и в дневную, и в ночную смены оказал-

ся II, адаптивно-компенсаторный тип реакции, т.е. в условиях 15-дневного вахтового режима труда и отдыха перенапряжения адаптивных механизмов, как правило, не происходит, однако восстановление равновесия в организме происходит при достоверно отличающихся от фоновых значениях.

Случаи "срыва адаптации" (IV тип реакции) наблюдались только в зимний период времени, как при ночных, так и при дневных сменах. Причем, в обоих случаях срыв механизмов адаптации происходит за счет сердечно-сосудистой (ССС) и центральной нервной (ЦНС) систем организма. Наиболее адаптированной оказалась двигательная мышечная система (МС), характеризующаяся показателями мышечной силы и выносливости. Для нее наиболее характерным, за исключением зимних ночных вахт, оказался I (адаптивный) тип реакции.

На рисунках 1 - 4 изображены круговые диаграммы, отображающие наличие основных четырех типов реакции в различных возрастных группах в условиях зимней дневной вахты. Так, например, в возрастной группе 25-30-летних I (адаптивный) тип реакции вообще не наблюдался (рис.1). II тип реакции отмечен во всех возрастных группах, причем на долю 25-30-летних приходилось 53%(рис. 2). III тип реакции характерен только для возрастной группы от 25 до 30 лет (рис.3), а в возрастной группе старше 30 лет отсутствует де-задаптивный (IV) тип реакции (рис.4).

Согласно нашим данным, наиболее распространенным при адаптации к вахтовым условиям труда оказался II тип реакции. Несмотря на то, что II тип является адаптивно-компенсаторным, внутри этого типа функциональная перестройка происходит с разной степенью напряжения. Наибольшая степень напряжения характерна для зимних ночных вахт. Для всех видов вахт наблюдались достоверные различия между средними значениями степени напряжения в младших возрастных группах.

С помощью количественных оценок, выведенных интегральным показателем, нами были выявлены те дни вахты, в которые наблюдалось наибольшее напряжение регуляторных механизмов, установлено, что состояние напряжения механизмов адаптации наблюдалось в зимние ночные вахты в среднем в течение 8 дней, а в зимние и летние дневные вахты в среднем в течение 7 дней. В нашем случае при адаптации организма к вахтовым условиям труда для II типа реак-

Рис. 1 Распределение I (адаптивного)типа реакции по возрастным группам

Рис. 2. Распределение II (адаптивно-компенсаторного) типа реакции по возрастным группам

Рис. 4. Распределение IV Рис.3. Распределение III (дезадаятивного) типа по

(компенсаторного) типа реакции возрастным группам

по возрастным группам

ции степень напряжения регуляторных механизмов практически не зависила от сезона года (при работе в дневную смену) и зависила от возраста. Состояние "напряжения" для всего организма в целом наблюдалось только в возрастной группе старше 25 лет. Состояние "напряжения" в ЦНС наблюдалось примерно у половины обследуемых (в среднем 1-4 дня) независимо от условий труда и возраста. "Напряжение" в ССС было более характерным для возрастной группы старше 25 лет при работе в дневную смену (независимо от сезона), а при работе в ночную смену (зимой) это состояние наблюдалось более чем у половины обследуемых независимо от возраста. Аналогичная картина наблюдалась и для показателей мышечной системы. Следовательно, в возрастной группе старше 25 лет процесс адаптации к условиям вахты сопровождался большим "напряжением" организма, в частности, сердечно-сосудистой системы. Полученные результаты согласуются с исследованиями других авторов. Так, например, А. А. Айдаралиев с соавторами рассматривают возраст как фактор, ведущий к снижению адаптационных возможностей организма, а сердечно-сосудистую систему как индикатор адаптационных реакций всего организма [А. А. Айдаралиев с соавт.,1988].

В.П. Казначеев, (1983) высказывает предположение, что у одного и того же человека разные гомеостатические системы могут иметь различные физиологические стратегии адаптации. Это подтверждается и нашими исследованиями [A.B.Ротов, 1984; A.B.Ротов с соавт., 1994; А.В.Ротов с соавт., 1997].

Как показали наши исследования, тип реакции биосистемы на длительный физический труд в условиях вахты является устойчивой характеристикой. Так, например, если у обследуемого К. наблюдался II тип реакции во время зимних дневных вахт, то этот же тип реакции сохраняется и во время зимних ночных вахт. Различие заключается лишь в том, что для зимних ночных вахт характерна более высокая степень напряжения. Аналогичная картина наблюдалась и у других вахтовых рабочих, обследование которых проводилось в течение нескольких вахт.

3.4. Определение Змктоналького резерва адаптирующихся систем.

Текущая деятельность организма всегда связана с расходова-

кием резервов, но вместе с тем происходит и их восполнение. В самом общем виде допустимо считать, что функциональный резерв организма (ФР) имеет прямую связь с уровнем функционирования (УФ) и обратную со степенью напряжения (СН) регуляторных систем [А.А.Айдаралиев,1988]. При этом комплексная оценка функциональных резервов заключается в одновременном учете всех трех компонентов адаптационной реакции: 1) уровень функционирования системы; 2) степень напряжения регуляторных систем; 3) запас функциональных резервов адаптирующегося организма.

При использовании функционального резерва для оценки состояния любой системы организма одним из важных методологических вопросов является выбор адекватных показателей, характеризующих СН и УФ системы. В настоящей работе в качестве уровня функционирования используются значения адаптационной функции l(t), а в качестве степени напряжения - интегральный показатель S. Функциональный резерв определялся нами так же, как в работе А.А.Айда-ралиева (1988), то есть: ФР = УФ/СН.

На основе анализа экспериментальных данных нами была введена классификация состояний по величине СН и ФР. При этом состояние организма человека может быть отображено в виде точки на плоскости с координатами СН и ФР, как это показано на рис.5.

При использовании такого подхода, анализ полученных ранее типов реакции биосистемы на внешнее воздействие дает следующие результаты. I тип реакции характеризует удовлетворительную адаптацию, то есть УФ, СН и ФР не меняются в течении всей вахты. В соответствии с данной классификацией при I типе реакции напряжение отсутствует. При II типе реакции наблюдается короткий период напряжения, а затем УФ, СН и ФР не меняются, что также характерно для удовлетворительной адаптации, но уже на новом уровне функционирования. Рассматривая III тип реагирования биосистемы, необходимо отметить, что ФР в конце вахты будет зависеть от величины IСt) в момент напряжения. Чем больше была степень отклонения УФ системы в момент напряжения от того уровня, на котором она находится все остальное время,тем больше своих ресурсов организм израсходовал на возвращение к исходному состоянию. Тип Ша - для этого вида реакции справедливо все. что сказано о III типе. Однако, при одинаковых значениях l(t) в момент напряжения, организм, имеющий Illa тип реакции, будет обладать в конце вахты

1 - удовлетворительная адаптация

2 - состояние утомления

3 - состояние напряжения

4 - состояние срыва

адаптации

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Рис.2. Графическое представление функционального состояния вахтового рабочего в конце вахты.

ФР - функциональный резерв адаптирующеся системы;

СН - степень напряжения систем организма.

большим функциональным резервом, чем имеющий III тип. Шб - с точки зрения оценки адаптации по соотношению CK, ФР и УФ это самый плохой тип, так как в конце вахты наступает истощение организма. Причем ФР будет тем меньше, чем больше время удовлетворительной адаптации. IV тип характеризуется состоянием напряжения в течение всей вахты. Однако, при высокой степени напряжения и высоком уровне функционирования в конце вахты, организм имеет и большой ФР. Это в какой-то мере согласуется с приведенными выше выводами о том, что IV тип реакции всего организма в целом, как правило, наблюдается при увеличении мышечной выносливости в течении всей вахты.

3.5. Индивидуально-типологическая Опенка процессов адаптации и вахтовых уабочих.

Существование различных типов стратегий процессов адаптации отмечается практически всеми авторами, занимающимися проблемами адаптации. При этом возникает необходимость в универсальной классификации этих типов. На наш взгляд, для решения этой задачи могут быть успешно использованы выявленные нами типы реакции.

Согласно В.П.КАзначееву (1980, 1983), существует два крайних варианта физиологической адаптации человека (или две стратеги адаптивного поведения). При I типе организм обладает способностью мощных физиологических реакций с высокой степенью надежности в ответ на значительные, но кратковременные колебания во внешней среде. К длительным физиологическим перегрузкам со стороны внешних факторов, даже если они средней величины, такой организм мало приспособлены (стратегия типа "спринтер"). Регуля-торные системы и системы обеспечения обладают большими резервами, большой возможностью их мобилизации, но относительно слабой пластичностью восстановительных механизмов. В соответствии с нашими данными, к спринтерам, по-видимому, следует отнести людей с III и IV типом реакции, так как в этом случае присутствуют: а) высокий функциональный резерв; б) высокий уровень функционирования; в) слабая восстановительная функция.

Кроме того, к спринтерам относятся люди с низкими исходными значениями MB. В нашем случае IV и IVa типам соответствуют самые низкие фоновые значения MB.

Ко II типу (согласно В. П. Казначееву) можно отнести людей, организм которых менее устойчив к кратковременным значительным колебаниям среды, но обладает свойством выдерживать продолжительное время физиологические нагрузки (стратегия типа "стайер"). Резервные возможности и степень быстрой мобилизации таких людей невысоки, однако, рабочие процессы более легко сочетаются с процессами восстановления, что обеспечивает возможность длительной нагрузки. В соответствии с нашей классификацией, к "стайерам", по-видимому, следует отнести людей со II типом реакции, так как в этом случае наблюдается: а) средний УФ; б) средний ФР; в) состояние организма достаточно стабильно практически на протяжении всей вахты. Кроме того, при II типе реакции самые высокие фоновые значения MB, которые к тому же, практически не меняются в течении всей вахты.

Анализ результатов, приведенных в диссертации позволил заключить, что для I типа реакции характерно самое высокое значение теста САН и самое близкое к реальному значение ИМ. Для II типа реакции характерны самые высокие значения ЧПЗ, Т, ВРС и MB. Здесь же отмечается снижение значений показателей ВРС и САН. Самые низкие значения MB в 1-й день вахты наблюдаются при I и IV типах реакции, причем средние значения MB обследованных с IV типом реакции имеют достоверные различия со средними значениями MB у лиц со II и III типами реакций. Для III типа реакции характерны низкие значения MB на протяжение всей вахты. У лиц с Шб типом реакции отмечен самый низкий ФР и достоверное снижение показателей MB в конце вахты. Достоверные отличия САН по средним значениям за вахту наблюдались только между I и III типами. Дальнейший анализ результатов позволяет заключить, что средние значения САН у спринтеров и стайеров не имеют значимых отличий. Степень же напряжения в группе стайеров достоверно выше, чем в группе спринтеров, Для стайеров не характерны резкие изменения состояния организма, т.е. отсутствует III тип реакции. У стайеров наблюдается незначительное снижение средних значений MB по сравнению с исходными, а в группе спринтеров отмечено как уменьшение, так и увеличение мышечной выносливости в условиях зимних (дневной и ночной) вахт.

В случае, когда наблюдается тенденция значительного увеличения мышечной выносливости на протяжении всей вахты, это приво-

дит к тому, что реакция организма на вахтовый труд протекает по IV типу. Это может быть как реакция всего организма в целом, так и реакция отдельных его систем.

Материалы длительных наблюдений на северных популяциях показали, что конституционный тип "спринтер" является менее устойчивым, менее приживаемым контингентом. Генофенотипические свойства "спринтеров" оказываются более выигрышными только в течение 2-3 лет пребывания на Севере. Этот вывод В.П.Казначеева согласуется и с результатами наших исследований. Так. среди нефтяников-вахтовиков, имеющих стаж работы более 4 лет, оказалось 80% "стайеров" (II тип реакции) и 20% микстов (III тип реакции).

3. 6. Типы регуляции, сердечно-сосудистой систем при адаптации к вахтовым исловиям труда.

Нами исследованы данные по соотношению типов регуляции системы кровообращения до и после смены в различных группах обследованных. Тип регуляции определялся по величине индекса Кердо в течение всего 15-дневного вахтового периода. Установлено, что преобладающим во всех трех группах является парасимпатический тип регуляции кровообращения. Анализ изменения значений индекса Кердо во время вахты позволил заключить, что к концу вахты у большинства обследованных наблюдается смена типа регуляции с парасимпатического на симпатический. Этот вывод согласуется с исследованиями других авторов [Агаджанян Н.А., 1994; Баевский P.M.,1976]. Для стайеров преобладающим оказался парасимпатический тип регуляции (как до-, так и после смены). Различие типов регуляции до и после смены встречается только у спринтеров.

Изменение регуляции с парасимпатического типа на симпатический наиболее часто наблюдается в конце первой или второй пятидневки. Включение симпатических отделов, как правило, происходит после резкого изменения состояния организма то есть при увеличении значений функции I(t). После чего в большинстве случаев наблюдается уменьшение значений I(t), то есть состояние организма возвращается к исходному уровню.

3. 7. Оценка уровня утомляемости вахтовых рабочих на основе анализа изменений функции I(t).

Оценка утомляемости вахтовых рабочих производилась на основе анализа изменения функции I(t), построенной по разнице до- и послесменных показателей организма. Анализ полученных функций I(t) позволил выявить следующую закономерность: при относительно стабильных значениях I(t) наиболее часто пики I(t) (т.е. резкое изменение установившегося уровня утомляемости) наблюдаются ка 9 -10 день. Если в качестве показателя утомляемости рассматривать разность между значениями показателей до и после смены, то изменение утомляемости в течение вахты можно оценить, построив по этим значениям функцию I(t). Установлено, что изменение утомляемости всего организма в целом происходит либо по I, либо по II типу. Следует отметить, что показатели утомляемости сердечно-сосудистой системы на 45%, а центральной нервной на 59%, а также отдельных параметров САН и MC изменяются в большей степени по III типу реакции, в то время, как изменение утомляемости всего организма в целом протекает по I либо И типу. Причем, при II типе реакции выход функции I(t) на новый уровень происходит во 2-й день. То есть уровень утомляемости организма по разности дои послесменных значений показателей устанавливается в первые 2 дня вахты. Отмечается более высокая степень напряжения по показателю самочувствия-активности-настроения, в остальных же системах и параметрах степень напряжения достоверно не изменяется.

3.8. Анализ изменений отдельных показателей организма.

На основе анализа полученных данных можно отметить, что часть показателей организма имеет практически одинаковую структуру (т. е. соотношение между нормальными, высокими и низкими значениями параметров) внутри групп как в дневную, так и ночную смены. Это такие показатели, как диастолическое артериальное давление, критическая частота слияния световых мельканий, частота пульса на 3-й минуте после нагрузки, мышечная сила. Структура остальных исследуемых нами показателей отражает отрицательное влияние ночных смен на организм человека. Так, повышенная температура тела и повышенное диастолическое артериальное давление

наблюдались только при работе в ночную смену. Низкие значения мышечной выносливости при работе в ночную смену наблюдались у 47% обследованных, а в дневную смену - только у 22%. Значения индивидуальной минуты были близки к реальным у 28% вахтовиков при дневных сменах и только у 6% при ночных сменах. Кроме того, при работе в ночную смену значительно чаще наблюдалось увеличение ЧП и снижение САН.

У изученных нами прупп рабочих установлено, что в результате работы в условиях вахты вид распределения большей части показателей становится близким к нормальному. Это такие показатели как время реакции на свет, температура тела, индивидуальная минута , мышечная выносливость, время реакции на звук, самочувствие-активность-настроение. При этом у всех признаков, кроме температуры тела, наблюдается увеличение моды (т.е. наиболее часто встречающиеся значения признака). У других признаков, таких как критическая частота слияния световых мельканий, мышечная сила вид распределения не меняется, но также происходит увеличение моды. Причем, показатели МС и КЧСМ имеют явно выраженное двугорбое распределение. У диастолического артериального давления вид распределения и значение моды не меняются, т.е. вахтовый труд зимой в дневные смены практически не оказывает влияния на изменение этого показателя.

3.9. Опенка возможности прогнозирования по исходной системе показателей.

Одной из задач нашей работы являлось выработка донозологи-ческих критериев прогнозирования функционального состояния организма обследованных на начальном этапе адаптации. В данном случае за точку отсчета (исходную систему показателей) были взяты значения показателей в первый день вахты до начала работы. Необходимо было оценить их дальнейшее поведение в динамике всего вахтового периода, сопоставить с математическим вариантом прогноза и оценить степень информативности исходной системы признаков для решения задачи прогнозирования.

С помощью приведенного выше интегрального подхода нами было выделено два класса обследуемых:

1) Класс А - обследуемые, у которых вахтовый труд не вызы-

вает значимых изменений исходных показателей состояния организма, т.е. это люди с низкой "степенью напряжения".

2) Класс В - обследуемые со "средней" и "высокой" степенью напряжения.

В настоящей работе было получено решающее правило для отнесения любого обследуемого к одному из этих классов. При этом в качестве исходной системы признаков были использованы значения анализируемых нами показатели в первый день вахты до начала работы. Для построения решающего правила была использована неоднородная последовательная процедура распознавания [Е.В.Губ-лер,1978], результатом работы которой является одно из следующих заключений:

- обследуемый относится к классу А;

- обследуемый относится к классу В;

- состояние обследуемого не определено.

Количество градаций в нашем случае было выбрано равным 3. При этом деление значений каждого признака на градации осуществлялось следующим образом: первая градация признака соответствует значениям признака ниже физиологической нормы; вторая - значениям нормы, третья - значениям выше физиологической нормы.

Информативность признаков оценивалась по величине информационной меры Кульбака по формуле, приведенной в [Е.В.Губ-лер,1978]. При проверке полученного решающего правила с целью использования его как прогностического критерия при оценке адап-тоспособности по результатам первого измерения было установлено, что случаи ошибочной диагностики могут привести только к отнесению обследуемых из класса А к классу В, то есть к гипердиагностике, либо к невозможности принятия решения. И в том, и в другом случае, для того, чтобы отнести исследуемого к какому-то классу, необходимо дальнейшее исследование в динамике вахтового периода. Тем не менее, около 50% всех исследуемых уже по одному измерению можно безошибочно отнести к одному из выделенных классов. Таким образом, полученное решающее правило можно использовать для прогнозирования реакции организма человека на длительный физический труд в условиях вахты.

3.10. Прогнозирование адаптационной стратегии организма на основе анализа бшкиии I(t).

Как было показано выше, нами была проведена типизация адаптационных реакций организма человека в соответствии с видом функции I (t).

В основу прогнозирования типа адаптационной реакции организма нами был полонен метод выбора для функции I (t), в любой интересующий нас момент времени, наиболее подходящего вида аппроксимирующей зависимости. Для проверки правильности выдвинутой гипотезы было выбрано 10 видов эмпирических зависимостей, характер которых соответствовал I, II, III и IV типам реакции организма человека на вахтовый труд. Для подбора наиболее подходящего вида зависимости к каждому типу реакции был использован метод наименьших квадратов. Анализ полученных результатов показал, что для описания I и II типов реакции наиболее подходящей является функция вида:

у = а (1 + b е'1), причем для I типа средние значения коэффициентов а и b равны: а = 0,86; b = -2,15; для типа реакции с низкой степенью напряжения а = 1,11 и Ь = -2,33; для II типа с высокой степенью напряжения а = 1,69 и b = -2,45.

Функция, описывающая IV тип реакции, имеет вид: у = а + bt, где значения коэффициентов а и b при низкой степени напряжения равны: а = 0,231 и b = 0,331.

Таким образом, при I, II и IV типах реакции увеличение абсолютных значений коэффициентов а и b соответствует увеличению степени напряжения.

III тип реакции может быть представлен в виде двух функций: у = а е bt (до точки максимума) и у = а + b/t (после точки максимума).

Значения коэффициентов а и b для функции у = а е bt равны: при низкой степени напряжения а = 0,035; b = 1,18; при средней степени напряжения а = 0,038 и b = 0,86, т.е. уменьшение коэффициента b соответствует увеличению степени напряжения. Полученные аппроксимирующие функции были использованы при разработке программного обеспечения для автоматического определения типа адаптационной реакции обследованных. Преимуществом данного подхода

является возможность прогнозирования типа реакции организма в 70-80% случаев уже после 5-7 дня вахты.

Кроме того, приведенные выше типы реакции были выявлены и при решении других задач "слежения за индивидуальной нормой". Следовательно, предлагаемый подход прогнозирования адаптационной стратегии организма человека может быть использован для решения любых задач данного типа.

4. Общее заключение

Развитие России невозможно без развития отдаленных регионов, интенсивного освоения богатств Сибири и Крайнего Севера. Это предполагает дальнейшее проведение фундаментальных исследований физиологических изменений в организме человека, связанных с пребыванием в условиях, не всегда оптимальных для функционирования организма, вызывающих у человека изменения функционального состояния, приводящих к напряжению и (или) срыву механизмов адаптации. Множество современных научных публикаций доказывают необходимость поиска все новых и новых подходов к оценке и прогнозированию функционального состояния организма человека в различных условиях жизнедеятельности, ряд известных ученых работали и работают над этой проблемой. Эта проблема неоднозначна и требует учета множества факторов, воздействующих на организм человека с целью сохранения его здоровья.

Однако, именно эта проблема является общеметодологической в медико-биологических исследованиях. Разработка универсальных способов прогнозирования организма человека позволит применить эти способы не только в целях изучения приспособления организма человека к внешним условиям, но и в случаях, когда необходимо слежение за параметрами организма либо отдельных систем, то есть в любых случаях, касающихся здоровья человека.

Биология и медицина стремительно отходят от вербального описания и все в большей степени тяготеют к формализации процессов, происходящих в биосистемах, использованию математических моделей и технических средств. Однако это сопряжено с колоссальными сложностями, особенно при оценке динамических характеристик поведения биосистем и процесса их адаптации.

Традиционные методы исследования адаптационных характерно-

тик человека позволяют оценить динамику отдельных параметров организма и в условиях влияния большого числа неучтенных факторов дают достоверный результат лишь при значительных грубых отклонениях. Учесть характер и тенденцию изменения состояния организма, как правило, не удается, либо представляется на уровне вербальных, качественных заключений. Для получения количественных характеристик процесса адаптации человека нами введены энтропийные показатели состояния биосистемы. Используя для лучшей наглядности, традиционные показатели артериального давления, частоты сердечных сокращений, температуры тела и другие числовые значения изучаемых систем организма, полученные при индивидуальном динамическом наблюдении, мы оцениваем не абсолютные значения их, а макросвойства системы - тенденцию их изменения под действием внешних факторов или условий. При этом мы исходим из следующих принятых положений: если измеряемые параметры изменяются случайно (флуктуации), причем не наблюдается никакой закономерной тенденции, то система практически не изменяет своего состояния и энтропийные показатели не превышают заданного уровня. Если влияние внешней среды или условий пребывания организма приводят к изменению состояния, энтропийные показатели превысят принятый исходный уровень тем больше, чем сильнее изменения состояния системы. По сути, исследуя изменения энтропии биосистемы мы получаем представление о ее адаптационной характеристике.

Существенно, что эти характеристики можно получать по динамическому (временному) ряду как отдельных параметров, так и группы различных показателей, независимо от их размерностей. По нашему мнению, представленный в настоящей работе метод оценки динамических характеристик биологических систем носит универсальный характер. Универсальность, естественно, представляется с точки зрения получения описания макросостояния системы.

В настоящее время накоплен огромный материал, оценивающий различные состояния организма человека, констатирующий реакции организма на возмущающие воздействия. Есть работы по изучению комплексного, а также раздельного и сочетанного действия отдельных стрессирующих факторов на весь организм в целом, либо на отдельные системы и органы, но в доступной нам литературе практически отсутствуют работы, позволяющие не только адекватно, с высокой степенью достоверности оценивать изменения, происходящие в

организме, но и более или менее достоверно прогнозировать их на ближайшие и отдаленные сроки с учетом изменений и последствий.

Именно с этой целью нами проведено исследование возможности применения методов математического моделирования биологических процессов на различном контингенте людей. В качестве основного объекта изучения выбраны вахтовые рабочие-нефтяники, поставленные в условия пассивного эксперимента, в условия конфликта социального и биологического.

Широко известно, что влияние ночной работы в условиях холода, десинхроноза и интенсивных мышечных нагрузок, и в комплексе, и по отдельности, всегда носит отрицательный характер. Известно также, что человек, являясь биопсихосоциальной моделью, с трудом переносит случайно подобранные микроколлективы, оторванность от семьи и дома, сенсорную депривацию. Все это приводит к развитию психосоматических заболеваний, напряжению адаптирующихся систем и механизмов, срыву адаптации.

И в то же время, именно эти механизмы, могущие привести к напряжению и срыву процессов адаптации (дезадаптации), характеризуют начальную стадию болезни, именно механизмы деадаптацик и реадаптации характеризуют стадию ремиссии, выздоровления. Зная динамику этих изменений и найдя прогностические критерии, возможно управлять адаптоспособностью человека, его заболеваемостью, корректировать функциональное состояние.

Основным математическим аппаратом, примененном нами при анализе экспериментального материала были математические методы моделирования сложных биологических систем, оценивающие текущее состояние на основе интегральных критериев и позволяющие получить как качественные, так и количественные характеристики адаптационных свойств целостного организма или отдельных его систем и параметров. При этом в качестве количественных оценок нами предложено использование таких интегральных показателей, как "степень напряжения" адаптирующихся систем, характеризующую ''цену адаптации" и функциональный резерв организма, характеризующий "плату за адаптацию", возможность поддержания гсмеостаза. А в роли количественной характеристики - тип реакции организма человека на возмущающие воздействия, описываемый функцией К г). Введение данных критериев позволяет представить состояние организма человека в любое время в виде графического образа, то есть в ви-

де точки в системе координат "степень напряжения" - "функциональный резерв". При этом точка может находиться в одной из 4-х областей, соответствующих состояниям:

- удовлетворительной адаптации;

- утомления;

- напряжения адаптирующихся систем;

- срыва адаптации,

пространственно характеризуя состояние биосистемы.

Как показали проведенные исследования, весь изучаемый нами контингент обследованных разделился на 4 основных типа и 2 модификации внутри этих типов, характеризующие количественные уровни адаптационного процесса. Нами установлено, что разные системы организма могут иметь различные типы реакции на возмущающие воздействия (что согласуется с концепцией В.П.Казначеева), однако адаптивные типы реакции целостного организма сочетаются с адаптивными же реакциями изучаемых нами систем, а дезадаптивные - с дезадаптивными.

На основе анализа исходного состояния изучаемого контингента разработана система прогнозирования типа адаптивного поведения организма человека. Полученное решающее правило в виде диагностических козфициентов, позволяет по параметрическим реакциям сделать одино из следующих заключений:

а)."Цена адаптации", характеризуемая степенью напряжения организма человека, при возмущающих воздействиях может быть низкой, что наиболее оптимально для адаптирующегося организма.

б)."Цена адаптации" может быть высокой, что говорит об утомлении и(или) напряжении адаптирующихся систем и может привести к срыву адаптационного процесса.

в).Состояние систем организма не определено. То есть по одному измерению не представляется возможным определить степень напряжения адаптирующихся систем и функциональный резерв организма.

В последнем случае, для оценки функционального состояния обследуемого необходима дополнительная информация.

Подводя итог вышесказанному, необходимо отметить, что представленное нами исследование оценки биологических характеристик динамических систем на основе интегрального моделирования показывает универсальность этого подхода и позволяет установить

общие для различных стрессирующих факторов закономерности формирования адаптивного состояния. Количественные характеристики метода дают возможность с большой достоверностью выделить типы адаптоспособности, оценить функциональный резерв и степень напряжения всего организма в целом, отдельных систем либо отдельных параметров. Определение соотношения показателей степени напряжения адаптирующихся систем к функциональному резерву организма является важным диагностическим и прогностическим признаком адаптоспособности, а взаимоотношение уровней функционирования организма, степени его напряжения и функционального резерва адаптирующихся систем формируют картину адаптационного процесса.

ВЫВОДЫ

1. Выделено 4 основных типа реакции организма человека на вахтовые условия труда. Установлена взаимосвязь данных типов реакции с адаптивными стратегиями поведения типа "спринтер - стайер" и с типами регуляции сердечно-сосудистой системы.

2. Тип реакции организма человека на длительный физический труд в условиях вахты является устойчивой характеристикой, не зависящей от времени и десинхронизирующего влияния ночных вахт.

3. Наиболее характерным для вахтовых рабочих-нефтяников оказался II тип реакции, который устанавливается уже в первые дни вахты, оставаясь относительно стабильным до конца вахтового периода.

4. Наиболее адаптированной к вахтовым условиям труда оказалась двигательная мышечная система. Для нее наиболее характерным, за исключением зимних ночных вахт, оказался I (адаптивный) тип реакции. Таким образом, работа в условиях вахты не вызывает значительных изменений в двигательной мышечной системе.

5. Установлено, что разные системы организма могут иметь различные типы реакции на стрессовое воздействие, однако адаптивные типы реакции целостного организма сочетаются с адаптивными реакциями отдельных систем организма, а дезадаптивные - с де-задаптивными.

6. Скорость перестройки адаптирующихся систем организма вахтовых рабочих индивидуально различна и зависит от степени напряжения адаптирующихся систем и функциональных резервов орга-

низма. Взаимозависимость степени напряжения адаптирующихся систем и функционального резерва организма является важным диагностическим и прогностическим критерием адаптоспособности.

7. К концу вахты у большинства обследованных наблюдалась смена типа регуляции сердечно-сосудистой системы с парасимпатического на симпатический. Включение симпатических отделов, как правило, происходило после резкого напряжения состояния организма. В дальнейшем, в большинстве случаев, состояние организма возвращалось к исходному уровню.

8. Случаи "срыва адаптации" наблюдались только в зимний период времени, как при ночных так и при дневных сменах. Причем, в обеих случаях срыв механизмов адаптации происходил за счет сердечно-сосудистой и центральной нервной систем организма.

9. Упреждающая реакция организма человека на комплекс условий вахтового труда до начала работы может служить оценочным и прогностическим критерием адаптоспособности. По исходным значениям параметрических реакций организма разработаны таблицы диагностических коэфициентов для прогнозирования типа адаптивных реакций вахтовых рабочих-нефтянтков.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Индивидуально-типологические различия функциональных особенностей рабочихнефтянников Заподной Сибири при вахтовых режимах труда.// Вопросы теоретической и клинической медицины. Вып. 10. -Томск, 1984 - С. 143-144. (соавт.: А.М.Ураза-ев,В.Г.Шилько М.А.Медведев и др.).

2. Медико-социальные аспекты организации вахтового труда рабочих основных профессий нефтедобывающей промышленности.// Бюлл. СО АМН СССР,- 1984,- N 3,- С. 16-19.(соавт.: А.М.Уразаев, М.А.Медведев. А.Л.Шкуров и др.).

3. Медико-социальные, медико-биологические аспекты применения вахтсво-сменного труда в нефтяной промышленности: Информационно-методическое письмо. -Томск: Томский мед. ин-т, 1984.-47 с. (соавт.: A.M. Уразаев, М. А. Медведев, Г. И. Мендрина и др.).

4. Медико-социальные аспекты организации вахтового труда рабочих основных профессий нефтедобывающей промышленности //Бюлл. СО АМН СССР,- 1984. N 3. - С. 16-19. (соавт. :А.М.Ураза-

ев, М.А.Медведев, А.П.Шкуров, В.И.Корюкин, Н.А.Лисицын).

5. Характеристика функционального состояния рабочих семидневных вахт нефтедобывающей промышленности.// Вопросы теоретической и клинической медицины.Вып. 10. -ТомскЛ984 - С. 113-114.

6. Индивидуально-типологические особенности развития психофизиологического утомления у вахтовых рабочих-нефтяников в Западной Сибири //Физиологические проблемы утомления и восстановления. Тез. докл. Всесоюзн. конф. Ч.II. Чебоксары. 1985. - С. 188-190. (соавт.:А.М.Уразаев, М.А.Медведев, Н.А.Лисицын,

B.Г.Шилько, В.И.Гончаров).

7. Физиолого-эргономические особенности вахтового труда в нефтедобывающей промышленности районов нового промышленного со-воения //Механизмы адаптации физиологических функций организма. Томск. Изд-во ТГУ. 1985. - С. 39-46. (соавт.:А.М.Уразаев, М.А.Медведев, Д.Н. Аточин, Н.А.Лисицын, В.й.Корюкин).

8. Асимметрия артериального давления и температуры тела у рабочих-нефтяников на вахтах //Бюлл. СО АМН СССР,- 1986.- N 3,-

C. 9-11. (соавт.:А.М.Уразаев, М.А.Медведев).

9. Особенности физиологической адаптации человека к вахтовым режимам труда в Западной Сибири // Адаптация человека к кли-мато-географическим условиям и первичная профилактика. Тез. докл. IV Всес. конф. Новосибирск. 1986. Том I. - С. 72. (соавт.:

A.М.Уразаев, М.А.Медведев, В.Г.Шилько, В.И.Гончаров).

10. Особенности индивидуально-типологической адаптации человека в процессе вахтового труда в Западной Сибири // Молодежь и научно-технический прогресс. V-я региональная науч.-практ. конф. Томск. Изд-во ТГУ. 1986. - С. 97. (соавт.: А.М.Уразаев,

B. Г. Шилько).

11. Особенности физиологической адаптации человека к вахтовым режимам труда в Западной Сибири.// Адаптация человека к кли-мато-географическим условиям и первичная профилактика: Тез. IY Всесоюзн. конф.- Новосибирск, 1986,- С. 72. (соавт.: А.М.Уразаев, М..А.Медведев и др.).

12. Регуляция психофизиологических функций организма человека при комбинированном действии природных и социальных адапто-генных факторов. // Проблемы создания и совершенствования автоматизированных информационных систем охраны труда, окружающей среды и здоровья населения промышленных городов. Сб. ст. Ан-

гарск. 1986. - С. 146-148. (соавт.: А.М.Уразаев. М.А.Медведев, В. Г.Шилько).

13. Влияние вахтово-семейных режимов труда на физиологические показатели функционального состояния человека в Западной Сибири //Бюллетень СО АМН СССР.-1987.-N 2.-С.5-8 (соавт.:A.M.Ура-заев, М.А.Медведев).

14. Динамика сопряженности показателей функционального состояния организма человека при работе в режиме "шестнадцатичасовых" суток // Механизмы адаптационных реакций организма. Томск. Изд-во ТГУ. 1987. - С. 17-22.(Соавт.:Д.Н. Аточин, А.М.Уразаев)

15. Корреляционный анализ показателей функционального состояния рабочих-нефтяников в течение вахтового цикла. // Физическая культура и спорт как средство гармонического развития личности в условиях Сибири в свете решений XXYII съезда КПСС: Тез. докл. регион, науч.-практ. конф,Томск, 1987.- С. 139-141. (соавт.: Д. В. Радченко, М. А. Медведев и др.).

16. Методические материалы к разработке мероприятий по организации вахтовой системы организации труда в Заподной Сибири. //ВНИИИОЭНГ- Москва. 1987.-С. 60 (соавт.:А.М.Уразаев М.А.Медведев Г.И.Мендрина).

17. Психофизиологические компоненты адаптации человека к вахтовым режимам труда.//Актуальные проб, физиол.и структур-но-функц. основ жизнедеятельности (научн.труды):-Новосибирск, 1987,- С. 198. (соавт.-.А.М.Уразаев В.Г.Шилько В.И.Гончаров).

18. Психофизиологические компоненты адаптации человека к вахтовым режимам труда в Западной Сибири //Актуальные проблемы физиологических и структурно-функциональных основ жизнедеятельности. Научные труды. Новосибирск. 1987,- С. 198. (соавт. :А.М.Уразаев, В.Г.Шилько, В.И.Гончаров).

19. Стажево-возрастные изменения показателей функционального состояния вахтовых рабочих-нефтяников //Тез.докл. науч.конф. молодых ученых Алтайского края. - Барнаул, 1987. С. 27. (соавт.: В. А. Гынгазов, Д. В. Радченко).

20. Соотношения уровней тренированности мышечной системы и показателей функционального состояния организма человека //Тез. докл. науч. конф. Алтайского края. Барнаул. 1987. - С. 42. (соавт. : В.А.Гынгазов. Д.В.Радченко).

21. Физиологические закономерности адаптации человека к вахтовым условиям труда в Заподной Сибири. //Авторефират канд.биол. наук.-Томск, 1987. - С. 21

22. Характеристика адаптационной динамики обращаемости работающих вахтовым методом за медицинской помощью // Механизмы адаптационных реакций организма. Томск. Изд-во ТГУ. 1987. - С. 23-26. (соавт.: Н.А.Лисицын, A.M.Уразаев).

23. Взаимосвязь показателей функционального состояния организма человека в условиях вахтового труда //Проблемы оценки и прогнозирования функциональных состояний организма в прикладной физиологии. Тез. докл. III Всесоюзн. симп. Фрунзе. 1988. - С. 136-137. (соавт.:М.А.Медведев).

24. Временные и возрастные изменения показателей функционального состояния организма вахтовых рабочих-нефтяников //Профессиональная патология в восточных регионах страны и вопросы диспансеризации. Тез. докл. зональной науч.-практ. конф. Новокузнецк. 1988.- С. 139-140. (соавт.: М.А.Медведев, A.M.Уразаев,

B. А. Гынгазов, Д. В. Радченко).

25. Психофизиологические компоненты адаптации человека к вахтовым режимам труда в Западной Сибири //Эколого-физиологичес-кие проблемы адаптации. Тез. V Всес. симп. - М.- 1988.-

C.237-238 (соавт.:М.А.Медведев, А.М.Уразаев).

26. Физиологические детерминанты функциональных состояний организма человека при вахтовых режимах труда // Физиология человека. М,- 1988.- N4. - С. 679-685. (соавт.: A.M. Уразаев, В.Г.Шилько, В.А.Гынгазов, М.А.Медведев).

27. Физиологические закономерности адаптационных процессов человека при вахтовых режимах труда.// Профессиональная патология в восточных региогах страны и вопросы диспансеризации работающих. Тез. докл. зональной науч.-практ. конф. Новокузнецк. 1988. -С. 176-177. (соавт.: A.M.Уразаев).

28. Реакция сердечно-сосудистой системы организма человека на периодическую адаптацию // Нейрогуморальные механизмы регуляции висцеральных органов и систем. Тез. Всесоюзн. научн. конф. Томск. 1989. -С. 279-280.(соавт.: М.А.Медведев и др.).

29. Физиологические детерминанты состояния "ожидания работы" // Медико-биологические аспекты организации вахтового труда. - Новосибирск: СО АМН СССР.- 1989,- С.10-19 (соавт.:

М. А. Медведев, А. М. Уразаев)

30. Функциональное состояние вахтовых рабочих в период, предшествующий деятельности //Нейрогуморальные механизмы регуляции висцеральных органов и систем. Тез. Всесоюзн. научн. конф. Томск. 1989. - С. 156-157. (ссавт.: В. А. Гынгазов, М. А. Медведев,

Д. В. Радченко, А. А. Ильина, Т. С. Орехова, А. М. Уразаев).

31. Вегетативное обеспечение терморегуляции при периодической адаптации //Система терморегуляции при адаптации организма к факторам среды. Тез. докл. Всесоюзн. научн. конф. Т.I. Новосибирск. 1990. - С. 94-95. (соавт.: М.А.Медведев).

32. Возрастные и временные изменения показателей функционального состояния вахтовых рабочих-нефтяников // В кн.: Фундаментальные науки - медицине. Материалы конф. Вып.2. Томск. 19Э0. - С. 28-31.(соавт.: М.А.Медведев, А.М.Уразаев).

33. Медико-биологическая оценка вахтовых условий труда в Западной Сибири //В сб.:Медико-биологические аспекты нейро-гумо-ральной регуляции. Вып.1. - Томск. 1990. - С. 25-27. (соавт.: М.А.Медведев).

34. Функциональная реакция организма человека на периодическую адаптацию //В кн.: Фундаментальные науки - медицине. Материалы конф. Вып.2.Томск. 1990. - С. 93-99. (соавт.: А.М.Уразаев, М.А.Медведев).

35. Физиологическая реакция сердечно-сосудистой системы у вахтовых рабочих-нефтяников //Актуальные проблнмы физиологии то-уда и профилактической эргономики. Тез. докл. IX Всес. конф. Том II. - М. 1990. - С. 103-105. (соавт.: М.А.Медведев, В.В.Новицкий, В. А. Гынгазов, Д. В. Радченко).

36. Моделирование функционального состояния организма человека при периодической адаптации //В сб.-.Медико-биологические аспекты нейро-гуморальной регуляции. Вып.2. - Томск. 1992. - С. 27-29.(соавт.: 0.Г.Берестнева, Я.С.Пеккер).

37. Физиологические проявления "ожидания работы" при периодической адаптации к вахтовым условиям труда//В сб.: Медико-биологические аспекты нейро-гуморальной регуляции. Вып.2. - Томск. 1992. - С. 32.

38. Влияние периодических ритмических изменений процесса адаптации-деадаптации на функциональное состояние организма человека. //Биоритмы пищеварительной системы и гомеостаз (Материа-

лы конференции ученых России и СНГ).- Томск, 1994-С. 75-79. (соавт. :0.Г.Берестнева).

39. Применение интегральных критериев энтропийного типа для оценки функционального состояния организма. // Экоген, - Томск: 1994. - Вып.4. - С. 10 - 11. (соавт.: 0.Г.Берестнева, Я.С.Пек-кер).

40. Стратегии адаптивного поведения при вахтовой организации труда // Медико -биологические аспекты нейро-гуморальной регуляции. Вып. 3. - Томск, 1994.- С. 32-33. (соавт.: 0.Г.Берестнева, Т.С.Орехова).

41. Особенности регуляции кровообращения при различных стратегия адаптации // Экоген. Томск, 1995, вып.5. - С. 15-16. (соавт.: 0.Г.Берестнева).

42. Оценка функционального состояния организма человека при периодической адаптации //Экоген. Томск, 1995, вып. 5 - С. 13. (соавт.: 0.Г.Берестнева).

43. Моделирование процессов адаптации организма вахтовых рабочих с учетом типа функциональной конституции // Механизмы адаптации организма / Мат. научн. конф., посвящ. памяти В.А.Пе-геля. -Томск: Изд-во ТПУ, 1996,- С. 105-107. (соавт.: М.А.Медведев, 0. Г. Берестнева, Я.С.Пеккер).

44. Оценка функционального состояния организма человека с применением интегральных критериев энтропийного типа /Сибирский психологический журнал. Томск. 1996. С. 68-69. (соавт.: 0.Г.Берестнева, Я.С.Пеккер).

45. Адаптационные характеристики человека (оценка и прогнозирование) /Томск. Изд-во Том. ун-та. 1997. - 137 с. (соавт.: Я.С.Пеккер, М.А.Медведев, 0 г крпрптнрряч