ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА РАБОЧИХ, ЗАНЯТЫХ РЕЦИКЛИНГОМ СВИНЦА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Аннотация

Углубленное изучение условий труда рабочих, занятых разными способами переработки вторичного свинца, позволило провести сравнительную оценку условий труда и выявить степень влияния производственного процесса на напряжение функционального состояния сердечно-сосудистой системы в динамике рабочей смены.

Полный текст

Методы математического анализа сердечного ритма нашли широкое распространение в целях диагностики функционального состояния рабочих. Математический подход в анализе сердечного ритма позволяет получить информацию о механизмах регуляции кровообращения и, следовательно, может служить показателем адаптации к сложившимся производственным условиям [1]. Это, в свою очередь, является важным прогностическим и диагностическим методом выявления профессиональных групп с нарушениями адаптационных возможностей организма. Целью данного исследования является сравнительная оценка функционального напряжения организма рабочих, занятых различными методами переработки вторичного свинца. Для достижения поставленной цели решался ряд задач: Оценка санитарно - гигиенических условий труда рабочих изучаемых групп; проведение сравнительного анализа результатов вариабельности сердечного ритма (ВСР) у рабочих исследуемых профессиональных групп в аспекте возраста и динамики производственного процесса. Материалы и методы Для решения поставленных задач нами проведено проспективное санитарно - гигиеническое исследование, объектами которого стали предприятия, занимающиеся различными методами переработки вторичного свинца. В соответствии с Руководством Р 2.2.2006-05 на основных рабочих местах выполнена регистрация гигиенических параметров общепринятыми методами и оборудованием, используемыми в санитарно-гигиенических исследованиях. На основании полученных данных нами рассчитывались среднесменные (эквивалентные) показатели параметров микроклимата, уровней освещения, производственного шума, концентраций химических факторов и аэрозолей преимущественно фиброгенного действия (АПФД) в воздухе рабочей зоны, а также тяжесть и напряженность трудового процесса. В результате установлено, что на ОАО «Рязцветмет» (ОАО «РЦМ»), специализирующемся на переработке аккумуляторного и другого свинцового лома, технология заключается в автоматизированном дроблении аккумуляторных батарей и выделении металлической и неме 64 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2012 г. таллической фракций методом гидровоздушной сепарации с последующим плавлением выделенного свинца в роторных печах и рафинировании полученного продукта в отражательных печах. На данном предприятии были определены четыре профессиональные группы: дробильщики - 39 человек, плавильщики плавильного, рафинировочного отделений, соответственно, 48 и 41 человек и разливочного конвейера - 21 человек. На ЗАО КПВР «Сплав» (ЗАО «Сплав») исследовали три профессиональные группы: дробильщики, плавильщики плавильного и рафинировочного участков - 34, 43 и 38 человек, соответственно. Они занимаются пирометаллурги-ческим методом переработки аккумуляторных батарей: аккумуляторы после слива электролита поступают в шахтную печь без какой-либо подготовки и плавятся до получения чернового свинца с дальнейшим рафинированием его в электрокотлах и розливом марочного свинца. ЗАО «Завод металлов и сплавов» (ЗАО «ЗМС») занимается переработкой чернового свинца, кабельных оболочек, другого свинцового лома, а также олова с целью получения свинцово-оловянных сплавов. Данными операциями занимаются 36 плавильщиков плавильного цеха. Анализ технологических процессов на изучаемых производствах позволил выявить особенности организации трудового процесса ОАО «РЦМ» имеет значительно большую степень автоматизации: по результатам хронометражных исследований установлено, что на ОАО «РЦМ» плавильщики от 25% до 45% времени рабочей смены заняты операторским трудом, данный показатель на ЗАО «Сплав» и ОАО «ЗМС» составляет от 5% до 10%. Для оценки влияния, сложившихся производственных факторов на функциональное состояние организма рабочих нами выполнено проспективное когортное исследование с повторными измерениями. Единицей наблюдения стали рабочие, отобранные в опытные когорты методом основного массива. В контрольную группу вошли 43 рабочих административного аппарата выше указанных предприятий. Учитываемыми признаками в опытных и контрольной когортах, на основании которых проводилась оценка влияния факторов производственной среды на физиологические параметры, являлись показатели сердечно-сосудистой системы с анализом вариабельности сердечного ритма (ВСР), дыхательной, нервномышечной, центральной нервной, терморегуляторной систем с регистрацией их в динамике производственного процесса. Для решения второй поставленной задачи нами был проведен кластерный анализ; выбор метода основывался на отсутствии, каких - либо ограничений при анализе множества полученных данных произвольной природы, характеризующих условия рабочей среды и функциональное состояние организма рабочих [3, 4, 5, 6]. Цель данного анализа заключалась в объединении учитываемых признаков в опытных группах в однородные когорты -кластеры для увеличения репрезентативности (численности) выборки. Для этого использовали алгоритм иерархический древовидной кластеризации. Была сформирована гипотеза относительно числа кластеров по единицам наблюдения. Следующим этапом было применение эталонной схемы кластеризации: методом К-средних, чтобы оценить, насколько полученные кластеры отличаются друг от друга и оценить вклад учитываемых признаков при разделении на кластеры. Дальнейшее исследование заключалось в сравнительной оценке показателей ВСР как физиологического механизма адаптации организма в ответ на различные влияния по вредности и опасности производственных факторов с оценкой возрастных особенностей трудящихся. Для количественной оценки вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы нами применен АПК «Варикард ВК 1.41». Регистрацию ЭКГ проводили в положении сидя в течение 5 минут у трудящихся до рабочей смены и в конце работы. Для анализа ВСР использовался спектральный метод с оценкой суммарной мощности спектра ВСР ТР,мс2, при этом данный 65 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2012 г. параметр определялся как сумма мощностей спектра в диапазонах высокочастотных ОТ,мс2 волн, обусловленных дыхательной синусовой аритмией и реализующиеся, преимущественно, за счет вагусных влияний; низкочастотных LF^2 и «очень» низкочастотных VEF^2 составляющих спектра, соответственно, медленных волн 1 -го порядка (вазомоторные волны) и медленных волн 2-го порядка, реализуемых, в основном, за счет симпатических влияний. Сверхмедленные волны ULF^2 в расчет не брались ввиду того, что они являются показательными при суточном мониторинге ВСР. Помимо абсолютных чисел выше представленных показателей, составляющих суммарную мощность спектра, в исследовании использовались их относительные значения в процентах от суммарной мощности спектра. Для оценки баланса между парасимпатическим и симпатическим отделами вегетативной нервной системы использовали производные показатели: индекс вагосимпатического взаимодействия (LF/HF) , индекс централизации IC = (HF+LF)/VLF и индекс соотношений мощностей (VLF/HF) [2]. Для сравнительной оценки учитываемых признаков в когортах исследования нами сформированы нулевые статистические гипотезы (H0) об отсутствии различий признаков в изучаемых группах. В случае нахождения статистических различий принималась альтернативная статистическая гипотеза (На) о наличии отличий учитываемых признаков в сравниваемых когортах. Выбор методов проверки данных гипотез основывался на сравнении эмпирического распределения анализируемых признаков с кривой нормального распределения с применением теста Шапиро -Уилка. При отсутствии статистически значимых различий применяли параметрический факторный дисперсионный анализ с повторяющимися измерениями (F); апостериорное сравнение выполнено при помощи критерия Тьюки достоверно значимой разности для выборок неравного размера (q). В дальнейшем для представления данного признака нами рассчитывалось выборочное среднее значение с 95% доверительными интервалами (х -95%ДИ:+95%ДИ). Если эмпирическое распределение выборочной величины статистически значимо отличалось от теоретической кривой нормального распределения, его представляли с помощью медианы (50-й процентиль) и интерквар-тильной широты (интервал значений между 25-м и 75-м процентилями распределения) - Me(Q1;Q3). Гипотезы проверяли ранговым непараметрическим дисперсионным анализом Фридмана. Также использовали апостериорное сравнение с использованием теста Вилкоксона (W) с поправкой Бонферрони. Критический уровень значимости всех используемых статистических методов (критериев), а=0,05. Для статистического анализа применены: пакет прикладных программ “STATISTICA 6,0” и электронная таблица MS Excel 2003. Результаты и их обсуждение Результаты санитарно - гигиенических исследований показали, что некоторые рабочие места разных профессий обладали схожими условиями труда, но ввиду профессиональных особенностей труда и в соответствии с Руководством Р 2.2.2006-05 нами оценивалась каждая профессия. Для получения репрезентативных результатов функционального состояния организма рабочих нами проведена иерархическая древовидная кластеризация, в которую вошли восемь опытных когорт, каждая из которых характеризуется 26 факторами рабочей среды и 9 физиологическими показателями, зафиксированными в конце рабочей смены. В соответствии с полученными результатами нам удалось выделить четыре кластера. Для дальнейшей объективизации разделения рабочих на группы был применен кластерный анализ методом К-средних. В результате мы получили четыре кластера: по 110, 117, 39 и 34 рабочих, соответственно, с 1 по 4 кластер. Кластер 1 можно охарактеризовать как «автоматизированное производство с элементами операторского труда и подсобными ручными работами в условиях нагревающего 66 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2012 г. микроклимата». В данный кластер отнесены плавильщики ОАО «РЦМ». Кластер 2, характеризующийся «механизированным трудовым процессом с элементами ручного труда в условиях термического воздействия», вошли плавильщики ЗАО «Сплав» и ЗАО «ЗМС». Кластер 3 составили дробильщики ОАО «РЦМ», занятые на «автоматизированном производстве с элементами операторского труда с механизированными ручными подсобными работами в допустимой микроклиматической обстановке». Кластер 4 характеризуется «маломеханизированным трудом с преобладанием ручного труда в условиях охлаждающего микроклимата», в него отнесены дробильщики ЗАО «Сплав». Работоспособность выше представленной кластерной модели подтверждают результаты дисперсионного анализа. Таким образом, параметры микроклимата; доля времени, контакта с неблагоприятными условиями от общей продолжительности смены; тяжесть труда; химический фактор и напряженность труда, а также все изученные физиологические показатели, вносят основной вклад в разделение профессиональных групп на схожие кластеры. Для оценки меры близости (схожести) полученных кластеров, нами был рассчитан квадрат евклидова расстояния, который показал, что наибольшим сходством обладают кластеры 2и4; 1и3, соответственно, 0,99 и 1,12. Наибольшее различие (расстояние) получено между кластерами 2и3; 3и4; 1и2, соответственно, 4,08, 3,56 и 3,08. Кластеры 1и4 - 2,48 заняли промежуточное ранговое место. Это не в полной мере соответствует гигиеническим критериям оценки класса условий труда: плавильщики «РЦМ» кластер 1 - 3,1 вредный первой степени; плавильщики «Сплав» и «ЗМС» кластер 2-3,2 вредный второй степени; дробильщики «РЦМ» кластер 3 - 3,2 вредный второй степени; дробильщики «Сплав» кластер 4 - 3,3 вредный третьей степени. Причиной такого неполного совпадения, по нашему мнению, является, то, что в кластерную модель, помимо факторов производственной среды, включены физиологические показатели, которые яв ляются индикаторами их воздействия. Однако, именно они вносят большую объективизацию при группировке исследуемых когорт в кластеры. Для решения второй поставленной задачи, проведен сравнительный анализ ВСР в полученных кластерах с контрольной группой. В результате проведенного параметрического дисперсионного анализа нами установлено, что фоновые показатели спектрального анализа и его производные параметры не отличались в изучаемых группах, p>0,05, что свидетельствует об однородности изучаемых групп. Оценка возрастных особенностей ВСР показала, что с увеличением возраста в вегетативной нервной системе (ВНС) происходит превалирование парасимпатического звена регулирования над симпатическим отделом. Это выражается в более низких показателях ТР, мс2, HF, мс2, в более высоких индексах вагосимпатиче-ского взаимодействия (LF/HF) и индекса централизации. В структуре общей мощности спектра нейрогуморальной регуляции доля HF,% составляет 47,6% (от 47,1% до 48,1%), 31,6% (от 30,8% до 32,4%) и 32,1% (от 31,5% до 32,8%), соответственно, в возрастных группах 20-29лет, 30-39лет, 40лет и более. Выявлены статистически значимые различия возрастной группы 20-29лет от других изучаемых групп, р<0,001. Различия между группами 30-39лет и 40лет и более нами не установлены, р=0,615. Доля LF, % имеет статистически значимое увеличение в зависимости от возраста: 20-29лет - 29,4% (от 29,2% до 29,6%), 30-39лет - 38,1% (от 37,8% до 38,3%) и 40лет и более - 44,7% (от 44,2% до 45,2%), р<0,001. Более высокий вклад VLF, % в суммарную мощность спектра нами отмечен в группах 30-39лет и 40лет и более 14,8% (от 14,3% до 15,4%), что статистически значимо отличается от группы 20-29лет 11,9% (от 11,5% до 12,4%), р=0,006. Оценка динамических изменений спектрального показателя ВСР проведена нами с помощью многофакторного дисперсионного анализа с повторными измерениями, где независимыми предиктора 67 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2012 г. ми стали полученные кластеры и контрольная группа с выделенными возрастными когортами, а зависимой переменной послужил индекс IC. В результате данного взаимодействия нами установлено статистически значимое различие F(8, 305)=3,9548, p=,00018. Дальнейшее запланированное сравнение динамики изменений индекса IC изучаемых кластеров и контрольной группы в процессе трудовой деятельности, показало статистически значимые различия F(4, 305)=24,111, p<0,001. В результате апостериорного сравнения нами установлено, что наибольшие отличия в сравнении с фоновыми результатами имеют кластеры 2, 4, 1, соответственно, 5,3 (от 4,3 до 6,3), 4,2 (от 2.9 до 5,6) и 2,6 (от 1,7 до 3,5), p<0,001. Контрольная группа и кластер 3 имеют меньшие изменения - на 1,7 (от 0,4 до 3), p=0,002 и 1,3 (от 0,1 до 2,5), p=0,037. Сравнение возрастного статуса показало, что наибольшие изменения свойственны группе 40 лет и более, у которых выявлен более высокий IC при сопоставлении с когортами 20 - 29 лет и 30 - 39 лет - на 2,6 (от 2,1 до 3,1) и 1,6 (от 2,0 до 1,1), p<0,001. Так же достигнуты различия и между группами 30 - 39 лет и 20 - 29 лет на 1 (от 0,5 до 1,5), p=0,0002. Таким образом, оценка многофакторной модели дает право сделать заключение, что наибольший индекс IC отмечен в конце рабочей смены, который увеличился у 100% рабочих возрастной группы 40лет и более кластера 2 на 7,7 (от 6,7 до 8.7), p<0,001. Это статистически значимо отличается от других когорт исследования, p<0,05. Наименьшее отличие установлено с кластером 4 той же возрастной группы - на 1,6 (от 0,3 до 2,9), p=0,017; наибольшие различия выявлены от кластера 3 и контрольной группы - на 6 (от 4.9 до 7,1), p<0,001. Возрастная группа 30 - 39 лет кластера 2 имела 89% увеличения данного индекса у рабочих к концу смены, который повысился на 4,8 (от 3,9 до 5.7), p<0,001. В сравнительном плане он статистически значимо отличается от кластеров 1, 3 и контрольной группы - в среднем на 3,4 (от 2,2 до 4,6), p<0,001; с кластером 4 такой же возрастной группы отличий не установлено, p=0,73. В возрастных группах 20 - 29 лет изучаемых когорт различий также не выявлено, p>0,23. Более высокий индекс IC, отмеченный нами в конце трудовой смены у рабочих кластеров 2 и 4 в сравнении с трудящимися кластеров 1, 3 и контрольной группы. Данный индекс складывается из более низких показателей ТР,мс2, ОТ,мс2 HF,%, которые в среднем меньше на 335мс2 (от 205мс2 до 465мс2), 331мс2 (от 253мс2 до 407мс2) и 8% (от 6% до 10%), чем у рабочих в кластерах 1, 3 и контрольной группе, p<0,001. Анализ мощности волн LF^2 , VLF^2 и их долей в общей мощности спектра ВСР позволил выявить: сила вазомоторных волн в кластере 4 равна 1821мс2 (от 1701мс2 до 1941мс2) и составляет 61,3% (от 58,3% до 64,3%) от ТР,мс2, что на 885мс2 (от 809мс2 до 961мс2) и 33% (от 31% до 35%) выше, чем в контрольной группе, p<0,001, а в сравнении с кластерами 1, 2, 3 в среднем выше на 534мс2 (от 465мс2 до 603мс2) и 20% (от 19% до 21,%), p<0,001. Мощность волн VLF^2 у рабочих кластера 4 равна 359мс2 (от 329мс2 до 388мс2), что соответствует 12,2% (от 11,2% до 13,2%) от ТР,мс2. В сравнительном плане с контрольной группой это ниже на 975мс2 (от 910мс2 до 1040мс2) и на 29% (от 27% до 31%), p<0,001; в сравнении с кластерами 1 и 2 меньше в среднем на 630мс2 (от 575мс2 до 686мс2) и на 20,7% (от 19,1% до 22,3%), p<0,001; с кластером 3 - на 481мс2 (от 413мс2 до 548мс2) и на 12,6% (от 10,6% до 14,6%), p<0,001. Основная идея спектрального анализа ВСР заключается в оценке перехода доминирующей роли к всё более высоким уровням управления сердечным ритмом, по мере истощения функциональных резервов организма [1]. Фоновые показатели функционального состояния рабочих исследуемых групп характеризуются умеренным превалированием вагусной активности, что соответствует оптимальному состоянию регуляторных систем в возрастной группе 20 - 29 лет. Возрастным группам 30 - 39 лет и 40лет и более свой 68 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2012 г. ственно преобладание центрального контура регуляции сердечного ритма над периферическим, который модулируется умеренным преобладанием симпатического отдела ВНС, ввиду статистически значимых различий между этими группами в спектральных показателях ВСР. Можно утверждать, что возраст 30 - 39 лет, характеризуется незначительным напряжением регуляторных систем организма, возраст 40 лет и более - умеренным напряжением. В процессе трудовой деятельности динамические изменения в группах характеризуются увеличением индекса централизации с увеличением возраста. Зафиксированные динамические изменения ВСР, по нашему мнению, сопряжены с характером профессиональной деятельности в кластерах 2 и 4, соответствующих, «механизированному трудовому процессу с элементами ручного труда в условиях термического воздействия» и «маломеханизированному труду с преобладанием ручного труда в условиях охлаждающего микроклимата». Данные условия труда по результатам ВСР можно оценивать, как приводящие к выраженному преобладанию симпатической регуляции сердечного ритма и явному превалированию центральной регуляции сердечного ритма над автономной. Об этом свидетельствует высокий индекс централизации у рабочих данных кластеров. В кластерах 1 и 3,соответственно, «автоматизированное производство с элементами операторского труда и подсобными ручными работами в условиях нагревающего микроклимата» и «автоматизированном производстве с элементами операторского труда с механизированными ручными подсобными работами в допустимой микроклиматической обстановке» нами выявлен менее высокий IC в сравнении с кластерами 2 и 4. Это, на наш взгляд, приводит к менее выраженному центральному влиянию на регуляцию сердечного ритма. Индекс централизации у рабочих контрольной группы статистически значимо не отличается от значений IC у трудящихся кластеров 1 и 3, p=0,06. Выводы 1. Плавильщики и дробильщики ОАО «РЦМ» в процессе трудовой деятельности испытывают меньшее напряжение регуляторных систем, чем одноименные профессиональные группы предприятий ЗАО «Сплав» и ЗАО «ЗМС». Это, по нашему мнению, связано с более рациональными инженерно - технологическими решениями при использовании метода гидровоздушной сепарации, уменьшающим время контакта рабочих с неблагоприятными факторами производственной среды. 2. Производственная деятельность плавильщиков и дробильщиков на предприятиях по рециклингу свинца вызывает напряжение регуляторных систем более высокой степени у лиц старших возрастных групп. 3. Полученные показатели регуляторных и приспособительных механизмов организма плавильщиков и дробильщиков могут быть использованы в профилактических целях для донозологической диагностики патологических отклонений и заболеваний.