Comparative analysis of heart rate variability of cadets of the higher educational institution of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters

Full Text

Введение.

Труд сотрудников Федеральной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России) относится к категории опасных [1]. Экстремальные условия профессиональной деятельности спасателей МЧС России оказывают неблагоприятное воздействие на состояние их здоровья, что проявляется повышенной заболеваемостью органов пищеварения, дыхания, системы кровообращения. Частота возникновения данных заболеваний у спасателей достоверно выше, чем у мужского населения соответствующего возраста, и связана со стажем работы по специальности и интенсивностью профессиональной нагрузки. По распространенности хронической патологии у спасателей МЧС России ведущими являются болезни органов пищеварения, костно-мышечной, эндокринной, дыхательной систем и системы кровообращения. У 52% из них установлено существенное перенапряжение регуляторных систем и снижение адаптивных возможностей организма [2]. Экстремальные условия профессиональной деятельности спасателей МЧС России предъявляют повышенные требования как к профессионализму и психологическим качествам личности, так и к состоянию здоровья, обеспечивающим  эффективность деятельности в этих условиях [12]. Поэтому проблема сохранения здоровья и обеспечения надежности профессиональной деятельности специалистов экстремального профиля занимает одно из ведущих мест в области социальной гигиены, общественного здоровья и здравоохранения [8]. Этим же обусловлена актуальность и практическая необходимость совершенствования мероприятий и методов психофизиологического отбора специалистов экстремального профиля.

Первым этапом профессионального становления будущих спасателей МЧС России является их профессиональная подготовка в вузах министерства. Высокая стоимость подготовки будущих спасателей, значительный процент их отчисления из вузов по профнепригодности и психологическим причинам, высокие требования к мотивационной сфере личности, ее эмоционально-волевым качествам и когнитивным способностям определяют необходимость совершенствования существующей системы профессионального отбора кандидатов, поступающих в вузы МЧС России. Несмотря на наличие валидных психологических методик таких как методика юмористических фраз, моторная проба Шварцландера, краткая отборочная методика, батарея интеллектуальных методик «КР3-85», методика многостороннего исследования личности, 16-факторный личностный опросник Р.Б. Кэттелла [10], назрела необходимость объективизации должного медицинского обеспечения в профессиональном отборе будущих спасателей – курсантов вузов МЧС России [13]. Традиционные медицинские технологии не в состоянии выявить ранние, стресс-индуцированные, профессионально обусловленные изменения здоровья. Однако именно в решении этого вопроса заключается перспектива развития профессиональной персонализированной медицины для специалистов экстремального профиля. Одним из перспективных подходов, позволяющим интегративно оценить состояние системы кровообращения, ее функциональные и адаптационные резервы, является математический анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). Чувствительность методики, все более широкое применение не только в научных, но и в практических целях – делает ее перспективной и востребованной именно в профессиях, требующих донозологической диагностики.

Цель исследования. Провести сравнительный анализ ВСР у курсантов первого курса академии МЧС России, поступивших в 2011 и 2016 гг., и выпускников тех же лет для определения наличия патоморфоза.

Материалы и методы.

Обследованы 120 курсантов-мужчин 1-го и 5-го курсов (по 60 обучающихся) в возрасте 20,42±0,07 лет. Для исключения влияния конституциональных особенностей организма на результаты исследования [5] в зависимости от категории профпригодности [7] в исследование включались курсанты, сопоставимые по индексу массы тела, росту, окружности груди, живота и бедер, отнесенные ко 2-й категории профпригодности.

Обследование проводилось в стандартных условиях научно-исследовательской лаборатории «Медицина катастроф» с соблюдением этических и правовых норм для декретированной группы. Использован сертифицированный аппаратно-программный комплекс «ВНС-Микро» общества с ограниченной ответственностью «Нейрософт» (г. Иваново). Первое обследование проводилось в положении лежа до нагрузки – фоновая проба (ф), затем стоя – активная ортостатическая проба (АОП).

При оценке состояния профессиональной адаптации использован «Способ оценки профессиональной адаптации курсантов образовательных учреждений МЧС России» (патент №2480151 от 27.04.13) [9]. Профессиональная адаптация курсанта считается удовлетворительной, если в результате показатель общей мощности (ТР) спектра ВСР фоновой пробы (ТРф) снижается не более чем на 50%, показатель реактивности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС), так называемый коэффициент 30/15 (К30/15) – не более чем на 20% от исходных значений, а показатель соотношения низкои высокочастотного компонентов (LF/HF) после АОП повышается не более чем на 30% от исходного [10]. Также проведен анализ кросс-корреляции (KRS) дыхательного и кардиоритмов испытуемых с разным тонусом ВНС.

При математической обработке материала выполнялась проверка на нормальность распределения по критерию согласия Колмогорова – Смирнова. При нормальном распределении признаков в выборке вычислялся параметрический t-критерий Стьюдента, непараметрический критерий Вилкоксона (U) вычисляли с помощью MS Excel. Корреляционный анализ проводился непараметрическим методом Спирмена с помощью пакета статистических программ SPSS12.0. Достоверными считались результаты при уровне значимости р≤0,05. Все показатели в таблицах представлены в виде M±σ, где М – среднее арифметическое, σ – среднее квадратичное отклонение [3].

Результаты и их обсуждение.

Все обследуемые показали хороший «уровень» ВСР: ТРф составила 5775,2±973,8 мс2/Гц, после выполнения АОП – 3547,1±1159,0 мс2/Гц (нормальное фоновое значение по «Международному Стандарту» (МС) [10] равно 3466±1018 мс2/Гц). При этом индивидуальные колебания имели значительный разброс (25% перцентиль – 2997 мс2/Гц, 75% перцентиль – 9832 мс2/Гц). Анализ соотношения отдельных составляющих спектра выявил достоверное преобладание влияния парасимпатического отдела ВНС на модуляцию ритма сердца: фоновый коэффициент LF/НFф равнялся 0,56±0,11 у. е., после выполнении АОП – 1,02±0,21 у. е. (норма – 1,5–2 у. е.). Известно, что значительное усиление симпатоадреналовых влияний (увеличение LF/HF) является патогенетической основой развития реакций дезадаптации, а парасимпатикотония – косвенным признаком склонности обследуемого к риску (желательной психологической характеристикой для пожарного). Величина показателя К30/15 после выполнения АОП составила 1,49±0,23 у. е и не выходила за рамки нормы, представленной в МС [10].

Достоверных различий между исследуемыми показателями ВСР у курсантов 1-го курса, поступивших в 2011 и 2016 гг., не выявлено. Так, ТР ВСР курсантов, поступивших в 2011 г., составила 6854±1708 мс2/Гц, в 2016 г. – 6885±1712 мс2/Гц, LF/HF – 0,6±0,2 и 0,67±0,22 у. е., К30/15 после АОП – 1,4±0,07 и 1,5±0,08 у. е. соответственно (табл. 1).

 

Таблица 1. Показатели ВРС курсантов 1-го года обучения, поступивших в 2011 и 2016 гг., M±σ

Показатель	Год поступления		МС
	2011	2016
TP, мс2/Гц	6854±1708	6885±1712	3466±1018
VLF, мс2/Гц	1588±627	1592±632	–
LF, мс2/Гц	1315±367	1320±371	1170±416
HF, мс2/Гц	3949±1192	3952±1198	975±203
LF, н. е.	32,1±5,2	32,1±5,2	–
HF, н. е.	67,9±6,2	68,0±6,3	–
LF/HF, у. е.	0,6±0,2	0,67±0,22	1,5±2,0
VLF%	23,7±4,1	23,9±4,2	–
LF%	23,5±4	23,8±4,1	–
HF%	52,8±6,7	53,1±6,9	–
KRS, у. е.	22,8±7,3	23,0±7,5	–
К30/15 после АОП, у. е.	1,4±0,07	1,5±0,08	–

 

Примечание: VLF – очень низкочастотный компонент. Мощности компонентов спектра в нормализованных единицах вычислялись по формулам: HF (н. е.) = HF/(TP–VLF)×100, LF (н. е.) = LF/(TP–VLF)×100.

 

Таким образом, у курсантов первого года обучения вне зависимости от года поступления выявлена выраженная парасимпатикотония.

Общая мощность спектра ВСР выпускников 2011 г. составила 3582,37383,14 мс2/Гц, выпускников 2016 г. – 8115,77±942,44 мс2/Гц, что свидетельствует о лучших (хороших) функциональных резервах выпускников 2016 г. Соотношение баланса LF/HF в вегетативном обеспечении деятельности сердца выпускников 2011 г. составило 0,80±0,12 у. е., выпускников 2016 г. – 0,97±0,14 у. е., что характеризует устойчивую тенденцию к усилению симпатоадреналовой составляющей. Соотношение баланса LF/HFАОП выпускников 2011 г. составило 3,28±0,59 у. е., выпускников 2016 г. – 5±0,75 у. е., что также свидетельствует об устойчивой тенденции к усилению симпатоадреналовой составляющей при выполнении функциональной пробы малой интенсивности (АОП), таблица 2.

 

Таблица 2. Показатели ВСР у выпускников 2011 и 2016 гг., M±σ

Показатель	Выпускники 2011 г. (набор 2006 г.)	Выпускники 2016 г. (набор 2011 г.)
ТР, мс2/Гц	3582,37± 383,14 / 2987	8115,77± 942,44 / 6489,5*
LF, мс2/Гц	919,33± 166,10 / 596	2845,73± 582,27 / 1834,5*
HF, мс2/Гц	1450,7± 210,85 / 1262	3193,37± 38,23 / 3173*
LF/HF, у. е.	0,80± ,12 / 0,59	0,97± 0,14 / 0,71*
К30/15, у. е.	1,40± 0,04 / 1,4	1,41± 0,05 / 1,37
LF/HFАОП, у. е.	3,28± 0,59 / 2,45	5,0± 0,75 / 3,7*
IC, у. е.	3,11± 0,63 / 2,6	5,04± 0,92 / 3,47*

Примечание: * – р≤0,1; / после АОП – мода, наиболее вероятный показатель в группе.

 

Таким образом, более выраженная превентивная готовность к выполнению профессиональных задач имеет место у выпускников 2016 г. Индекс централизации (IC) у выпускников 2011 г. составил 3,11±0,63 у. е., выпускников 2016 г. – 5,040,92 у. е., что является показателем устойчивой тенденции к усилению центральных эрготропных влияний, отражающих процесс профессионализации. Показатель К30/15 у выпускников 2011 и 2016 гг. был практически одинаков и равнялся 1,400,04 и 1,410,05 у. е. соответственно и, естественно, не оказывал значительного влияния на вариабельность сердечного ритма.

Следовательно, к концу обучения курсанты 5 курса (выпускники) приобретают необходимый уровень профессиональной адаптации, основным маркером которой является выраженное преобладание парасимпатических модулирующих влияний на ритм сердца. При этом в периоде так называемого «ожидания» стрессового воздействия имеет место умеренная симпатикотония, выражающаяся в снижении показателя LF. У испытуемых-ваготоников по показателям KRS зарегистрированы наиболее высокие показатели синхронизации.

Выводы

1. Фоновые показатели ВСР у первокурсников разных годов поступления в вуз достоверно не различаются.
2. При выполнении функциональной пробы малой интенсивности (активной ортостатической пробы) у выпускников 2016 г. по сравнению с выпускниками 2011 г. достоверно усиливается симпатоадреналовая составляющая, что свидетельствует о возросшей профессиональной нагрузке и формировании необходимого уровня параметров вегетативного обеспечения деятельности сердца.

About the authors

A. S. Mkrtychyan

Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Disaster Relief

Author for correspondence.
Email: arsen-68@mail.ru
Russian Federation, Ivanovo

S. V. Korolyova

Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Disaster Relief

Email: arsen-68@mail.ru
Russian Federation, Ivanovo

D. L. Petrov

Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Disaster Relief

Email: arsen-68@mail.ru
Russian Federation, Ivanovo

V. V. Yusupov

Kirov Military Medical Academy

Email: arsen-68@mail.ru
Russian Federation, Saint-Petersburg

References

Supplementary files