Possibilities of computer stabilography as a part of evaluation of functional state of aerospace operator’s organism

Full Text

Оценка, прогнозирование и коррекция функционального состояния (ФС) организма летчиков и космонавтов являются главными направлениями авиационной и космической медицины, поскольку от этого во многом зависит обеспечение безопасности полетов и повышение эффективности профессиональной деятельности летного состава. Основные научные представления о диагностике ФС были сформулированы еще во второй половине ХХ в. [3, 6]. Залогом их успешной реализации является постоянное техническое совершенствование методов оценки ФС и его коррекции. Одним из перспективных решений этой задачи является внедрение в практику авиакосмической медицины метода оценки ФС организма по показателям статокинетической функции (компьютерной стабилографии) как интегрального показателя ФС организма человека [1, 7]. Этот метод имеет ряд преимуществ, дающих возможность его повседневного применения в практике авиационного врача: информативность и высокая чувствительность, малое время обследования, комфортность, возможность оценки уровня адаптированности к условиям среды [5, 8]. Управление летательным аппаратом происходит на фоне его эволюций в пространстве. Статокинетические воздействия на организм операторов авиакосмического профиля могут приводить к дезориентации в пространстве, появлению иллюзий, нарушению координации движений, снижению операторской работоспособности, появлению различных вестибулосенсорных, вегетативных и соматических реакций, свидетельствующих о снижении статокинетической (СК) устойчивости человека. У некоторых космонавтов в первые 3-6 сут полета, в начальный период пребывания в невесомости также наблюдается симптомокомплекс, внешне сходный с болезнью укачивания. Поэтому выявление степени устойчивости к статокинетическим воздействиям и при необходимости ее повышение играют важную роль в обеспечении оптимальной работоспособности в полете. Цель исследования Оценка с использованием метода компьютерной стабилографии функционального состояния организма операторов авиакосмического профиля, имеющих различные адаптивные резервы переносимости статокинетической нагрузки, для выявления лиц, требующих повышения вестибулярной устойчивости. Материал и методы В исследовании приняли участие 84 мужчины в возрасте 21-23 лет, не имеющих отклонений в состоянии здоровья: из них 65 человек составили опытную и 19 - контрольную группу. Действие статокинетических нагрузок на организм испытуемых моделировалось путем выполнения вестибулярной пробы отолитовая реакция-10 (ОР-10) на вращающемся кресле. Данная проба выбрана в связи с тем, что ее применение регламентировано руководящими документами Министерства обороны РФ в целях врачебно-летной экспертизы летного состава. Методика проведения ОР-10 заключается во вращении испытуемого, расположенного в кресле с закрытыми глазами и с наклоном на 90° вперед. Вращение осуществляется в течение 10 с со скоростью 180° в секунду в одну сторону, затем, после минутной паузы, во время которой испытуемый располагается вертикально с открытыми глазами, вращение осуществляется в противоположную сторону в том же объеме. После выполнения 10 циклов производится оценка вегетативных и защитных реакций организма, на основании чего определяется устойчивость организма к вестибулярным нагрузкам. Испытуемые контрольной группы находились на вращающемся кресле, однако вестибулярная проба для них не выполнялась. После проведения обследований с выполнением пробы ОР-10 испытуемые были разделены на 2 группы: с хорошей и с пониженной устойчивостью к вестибулярным нагрузкам. В основу указанного разделения положен анализ статокинетической устойчивости испытуемых, предусмотренный методикой проведения вестибулярной пробы. Диагностика изменения функционального состояния испытуемых на фоне статокинетических нагрузок осуществлялась путем анализа вариабельности сердечного ритма и оценки статокинетической функции человека методом компьютерной стабилографии до и после выполнения вестибулярной пробы. При оценке вариабельности сердечного ритма, для определения адаптационных реакций организма на действие фактора анализировались состояние вегетативного баланса и состояние регуляции сердечного ритма. В этих целях применялись спектральный и математический анализ сердечного ритма на аппаратуре «ВНС РИТМ» (Нейрософт, г. Иваново). Оценка статокинетической функции испытуемых осуществлялась методом компьютерной стабилографии с использованием стабилоанализатора компьютерного с биологической обратной связью «Стабилан-01-2» (ОКБ «Ритм», г. Таганрог). При этом исследование состояло из двух проб (с открытыми и закрытыми глазами) в течение 20 с каждая. Для анализа статокинетической функции человека использовались следующие показатели: площадь статокинезиограммы (S), средняя скорость перемещения центра давления (V), средний радиус отклонения тела (R), качество функции равновесия (КФР). Математико-статистический анализ проводился с использованием пакета прикладных программ STATISTICA 6.0 и процессора электронных таблиц MicrosoftТExcel-2010, включающий расчет числовых характеристик распределения, сравнение совокупностей путем расчета t-критерия Стьюдента и применения методов непараметрической статистики - критерий Манна-Уитни. Проводился корреляционный анализ с расчетом линейного коэффициента корреляции Пирсона. Результаты и обсуждение На основании оценки вегетативных и защитных реакций организма были выделены 31 испытуемый с пониженной и 34 - с хорошей статокинетической устойчивостью. Данные вариабельности сердечного ритма в группе с пониженной устойчивостью к вестибулярной нагрузке (увеличение TP на 42,7, LF на 62,8, коэффициента вариации на 18,6, моды на 4, уменьшение ВПР на 35,2%) показали усиление общего вегетативного влияния на сердечный ритм как за счет симпатического, так и парасимпатического влияния, а также усиление автономности регуляции сердечного ритма после выполнения пробы ОР-10 (табл. 1). Дискоординированность показателей математического и спектрального анализа говорит о рассогласовании регуляторных систем вследствие перенапряжения адаптационных механизмов. В контрольной группе испытуемых статистически значимых изменений не выявлено. Изменения показателей компьютерной стабилографии, в частности увеличение V на 17,7 и R на 32,8%, снижение КФР на 11,7% в пробе с открытыми глазами и снижение КФР на 20,9% в пробе с закрытыми глазами, также указывают на перенапряжение адаптационных механизмов статокинетической системы (табл. 2). Полученные данные свидетельствуют о статистически значимом ухудшении значений динамических и статических показателей статокинезиограммы - средней скорости перемещения центра давления, среднего радиуса отклонения тела и КФР. В контрольной группе испытуемых статистически значимых изменений не получено. При этом корреляционный анализ показал сильные и средней силы связи показателей компьютерной стабилографии и вариабельности сердечного ритма (r = 0,53-0,76). Анализ результатов проведенных исследований позволил сделать вывод о развитии пограничного функционального состояния организма испытуемых на фоне вестибулярной нагрузки, что сопровождалось выраженным ухудшением показателей компьютерной стабилографии в пробах с открытыми и закрытыми глазами. Описанные результаты представляют больший интерес в сравнении с данными, полученными в следующей серии исследований - оценки изменения функционального состояния организма на фоне вестибулярных нагрузок у лиц с хорошей статокинетической устойчивостью (34 человека). Полученные результаты говорят о сохранении нормального функционального состояния организма, однако достоверно отражают мобилизацию защитных механизмов организма в ответ на действие вестибулярных нагрузок. Динамика показателей вариабельности сердечного ритма (TP на 39,3, HF на 39,6, коэффициента вариации на 26,8, увеличение LF/HF на 51,8, ИВР на 136,8, ИН на 120,3 и ВПР на 79%) показала симпатикотонический сдвиг вегетативного баланса, а также централизацию управления сердечным ритмом, что свидетельствует о напряжении адаптационных механизмов организма (табл. 3). В контрольной группе обследуемых статистически значимых изменений не выявлено. Результаты компьютерной стабилографии, в частности снижение V и увеличение КФР на 13,7 на 11% соответственно в пробах с открытыми глазами, а также снижение V и увеличение КФР на 15 и увеличение на 15,5% соответственно в пробе с закрытыми глазами, позволяют сделать вывод о напряженности функции статокинетической системы (табл. 4). Полученные данные свидетельствуют о статистически значимом улучшении значений динамических показателей статокинезиограммы - средней скорости перемещения центра давления и КФР. В контрольной группе обследуемых статистически значимых изменений не получено. При корреляционном анализе выявлены сильные и средней силы связи стабилографических показателей и данных вариабельности сердечного ритма (r = 0,56-0,74). Это позволяет сделать вывод о напряжении статокинетической функции, адаптационных механизмов и регуляторных систем организма испытуемых в ответ на вестибулярную нагрузку. В данном случае действие внешнего раздражителя явилось адекватным биологическим резервам организма, что привело к развитию соответствующих приспособительных реакций, принципиально отличных от наблюдаемых в предыдущей серии исследований (у лиц с пониженной статокинетической устойчивостью). В последние годы многими исследованиями убедительно доказано, что вестибулярный анализатор не имеет прямого выхода на эфферентные исполнительные органы и по этой причине не может самостоятельно обеспечивать СК-устойчивость человека. Он является всего лишь частью общей афферентной системы организма, обеспечивающей совместно со зрительной, проприоцептивной, интероцептивной и тактильной сенсорными системами взаимодействие человека с внешней средой. Поэтому ответная реакция организма на внешние СК-воздействия является продуктом суммарной интеграции всех сенсорных систем, а не отдельно взятой вестибулярной системы [10]. Указанное положение ориентирует специалистов, занимающихся совершенствованием средств и методов повышения СК-устойчивости операторов авиакосмического профиля, на оптимизацию в первую очередь функционального состояния человека и на повышение эффективности взаимодействия всех сенсорных систем при воздействии неблагоприятных факторов полета. В нашем исследовании вестибулярная нагрузка на испытуемых с пониженной статокинетической устойчивостью привела к перенапряжению статокинетической функции и адаптационных механизмов организма, а в конечном счете к развитию пограничного функционального состояния организма. Применение эффективных средств повышения резистентности к предъявляемой нагрузке и оптимизирующих ФС ЦНС непосредственно перед полетом становится основной задачей для такой категории специалистов. Одним из направлений в решении этой проблемы является применение методов, которые способствуют оптимизации взаимодействия между различными сенсорными системами [4]. В последнее время в исследованиях, посвященных реабилитации пациентов с вестибулярным дефицитом, показана возможность использования технологий, основанных на эффекте сенсорного замещения и индукции нейромодуляции в центрах головного мозга, связанных с вестибулярными ядрами. Показана эффективность реабилитации пациентов с вестибулярными нарушениями различного генеза, заключающейся в вестибулярной тренировке по поддержанию вертикального положения тела вне зрительного контроля в условиях электротактильного раздражения рецепторов языка, вызывающей, в конечном счете, эффект нейромодуляции в области структур ЦНС, связанных со стабилизацией равновесия [2, 9]. Таким образом, своевременное выявление признаков перенапряжения функционального состояния организма у лиц летного труда и применение средств, повышающих толерантность к вестибулярной нагрузке, обеспечат более эффективное выполнение задач, связанных с работой в условиях воздействия неблагоприятных факторов полета.

About the authors

A. A Blaginin

O. V Kotov

I. I Zhiltsova

O. A Annenkov

Email: bnm.oleg@yandex.ru

F. A Syroezhkin

References

Supplementary files