Цель данной публикации - дать количественную оценку десинхроноза у людей, занятых в условиях эмоционально напряженного сменного труда - машинистов локомотивных бригад.
Материал и методы клинико-физиологических наблюдений. У всех испытуемых измеряли частоту сердечных сокращений (ЧСС), систолическое (С) и диастолическое (Д) артериальное давление (АД). В течение 2005-2008 гг. было обследовано 200 машинистов локомотивного депо станции Челябинск, у которых в течение этого срока не было выявлено никаких хронических заболеваний. В группу сравнения вошли: практически здоровые студенты и сотрудники Российского университета дружбы народов (51 испытуемый, 2005-2011 гг.) и онкологические больные (17 больных раком легкого и 7 - раком молочной железы (2009-2010 гг.)
У машинистов наблюдения проводили в рамках автоматизированной системы предрейсового медицинского осмотра аппаратно-программным комплексом КАПД-01-ст «системные технологии» по 380-400 наблюдений у каждого. У онкологических больных мониторинг (в рамках клинического обследования) осуществляли в течение 1-2 сут. до 55 измерений (BPLab-v.3.2, Петр Телегин, Нижний Новгород, Россия). В контрольной группе мониторирование осуществляли посредством прибора ТМ2421 (A&D, Япония) от 2 до 7 сут., по 96-336 измерений у каждого.
Методика статистического анализа. С помощью приложения Microsoft Excel между рядами наблюдений САД-ДАД, САД-ЧСС и ДАД-ЧСС вычисляли попарно корреляцию и линейную регрессию, у каждого испытуемого учитывали соответствующие коэффициенты корреляции (r), регрессионный коэффициент (b), его стандартную ошибку (SE) и вероятность нулевой гипотезы (P) - отсутствие значимой регрессионной зависимости при сопоставлении рядов наблюдений. На основании результатов индивидуального анализа составлялись вариационные ряды для каждой группы, которые сопоставляли, в свою очередь, друг с другом. Различия распределений, характерных для каждой группы, оценивали с помощью критерия хи-квадрат. Три коэффициента корреляции, которые характеризовали каждого испытуемого, рассматривали как координаты соответствующей точки в 3-мерном пространстве, а совокупность таких точек для группы в целом - как корреляционное облако. Аналогично в 3-мерном пространстве рассматривали и совокупность трех коэффициентов регрессии.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты исследования представлены на рис. 1-3.
Коэффициент регрессии указывает на наличие взаимосвязанных изменений сопоставляемых показателей. Если он у конкретного испытуемого положителен, это означает, что с ростом одной величины растет и другая. Чем больше при этом коэффициент регрессии (b), тем значительнее растет и величина сравниваемого показателя по отношению к тому, который условно принимается за независимый. Отрицательный коэффициент регрессии означает, что с ростом «независимого» показателя величина «зависимого» уменьшается.
У здоровых испытуемых ДАД растет по мере увеличения САД: показатель ДАДvsСАД положителен.
В среднем с ростом САД на 1 мм рт. ст. ДАД пропорционально увеличивается на 0.5 мм рт. ст. (у отдельных лиц коэффициент варьируется от 0.2 до 0.8 мм рт. ст.). Распределение коэффициентов в группе значимо не отличается от нормального. Относительная ошибка среднего во много раз меньше самого среднего, и статистическая значимость вычисленных оценок очень велика (P<0.001).
ЧСС также пропорционально АД, причем в большей степени зависит от ДАД, чем от САД, увеличиваясь с ростом САД на 10 мм рт. ст. на 3.5 уд./мин. ЧСС сильнее реагирует на изменения ДАД, возрастая на 5 уд./мин с увеличением АД на 10 мм рт. ст. Рисунок 1 иллюстрирует эти связи.
Взаимная согласованность изменения всех показателей выражается также в положительных и притом высоких статистически значимых вторичных коэффициентах регрессии между ними (будем далее называть их коэффициентами сопряженности), когда в группе сопоставляются попарно изменения ДАДvsСАД с ЧССvsСАД, ДАДvsСАД с ЧССvsДАД и ЧССvsСАД с ЧССvsДАД.
Так как при этом состояние каждого обследованного характеризуется тремя величинами (координатами), то их соотношение может быть представлено графиком в 3-мерном пространстве. Поскольку 3-мерный график достаточно труден для восприятия, отношения могут быть представлены и раздельно на 2-мерных изображениях (рис. 2).
Примечание. По оси абсцисс: границы классов значения коэффициентов регрессии. А - регрессия диастолического артериального давления (ДАД) по систолическому (САД), Б - регрессия частоты сердечных сокращений (ЧСС) по систолическому артериальному давлению (САД), В - регрессия частоты сердечных сокращений (ЧСС) по диастолическому артериальному давлению (ДАД). По осям ординат: верхний ряд - интегральные функции распределения, нижний ряд - плотности вероятности распределения. Треугольники - группа машинистов локомотивных бригад со сменным, нередко скользящим графиком работы. Квадраты - группа онкологических больных. Ромбы - группа клинически здоровых студентов и преподавателей вуза.
Примечание. По осям абсцисс и ординат: границы классов значения коэффициентов парной регрессии (верхний ряд) и корреляции (нижний ряд). ДАД vs САД - регрессия или корреляция диастолического артериального давления (ДАД) по систолическому (САД), ЧСС vs САД - регрессия или корреляция частоты сердечных сокращений (ЧСС) по систолическому артериальному давлению (САД), ЧСС vs САД - регрессия или корреляция частоты сердечных сокращений (ЧСС) по диастолическому артериальному давлению (ДАД). Кружки - положение координат коэффициентов у клинически здоровых (З) испытуемых, квадраты - у онкологических (О) больных, треугольники - у машинистов (М) локомотивных бригад. Соответствующие аппроксимирующие линии обозначены теми же буквами.
При этих сопоставлениях образуются рои точек, оси которых имеют наклон по отношению к оси абсцисс (выражается в градусах). Наклон имеет статистические границы, которые тоже выражаются в градусах. В группе здоровых углы положительны, границы тоже не имеют отрицательных значений.
Высокие статистически значимые коэффициенты сопряженности свидетельствуют о том, что в организме согласованно изменяются не только связи и физиологические параметры в пределах каждого контура регуляции (напр., ЧССvsСАД или ЧССvsДАД), но и совместные реакции управления разными контурами; так, в рамках сердечно-сосудистой системы как контур ЧССvsСАД, так и контур ЧССvsДАД у всех испытуемых изменяются однонаправленно.
Коэффициенты корреляции, в отличие от коэффициентов регрессии, выражают не зависимость (в статистическом смысле) одного признака от другого, а силу связи между признаками, степень разброса наблюдений вокруг линии регрессии. В функциональном отношении они могут расцениваться как жесткость связей между признаками. Если коэффициент корреляции близок к 1, связь настолько жесткая, что организм не может реагировать на изменяющиеся условия. Если коэффициент корреляции близок к 0, реакции на изменения условий становятся неопределенными и непредсказуемыми. Нередко корреляции менее 0.3 относят к слабым, в пределах 0.3-0.5 - к средним, 0.5-0.7 обозначают как заметные, 0.7-0.9 - как высокие, а 0.9-1.0 как весьма высокие (так называемая шкала Чеддока), хотя такое деление весьма условно: если связь оказалась «слабой», ее нередко вообще не принимают во внимание. Вряд ли это справедливо, ведь если связь «слаба», но высоко статистически значима, игнорировать ее не следует.
В группе здоровых коэффициенты корреляции (рис. 3) свидетельствуют, что регрессионные показатели, описанные ранее, обладают как значительной силой, так и гибкостью.
Примечание. По оси абсцисс: границы классов значения коэффициентов корреляции. А - корреляция диастолического артериального давления (ДАД) и систолического (САД), Б - корреляция частоты сердечных сокращений (ЧСС) и систолического артериального давления (САД), В - корреляция частоты сердечных сокращений (ЧСС) и диастолического артериального давления (ДАД). По осям ординат: верхний ряд - интегральные функции распределения, нижний ряд - плотности вероятности распределения.
У лиц, страдающих онкологическими заболеваниями, в среднем коэффициенты регрессии положительны, но при сопоставлении ЧССvsСАД и ЧССvsДАД встречаются и отрицательные значения, то есть увеличение АД влечет за собой не учащение, а урежение ЧСС, что свидетельствует о нарушении реакции ЧСС в ответ на изменения АД у отдельных больных. На рис. 1 это проявляется в наличии классов распределения, лежащих левее нуля.
Вторичные коэффициенты регрессии также свидетельствуют, что сопряженность изменений как ЧССvsСАД, так и ЧССvsДАД искажена (наклон оси регрессии отрицателен) и статистически не значима.
Коэффициенты корреляции свидетельствуют, что связи ДАДvsСАД стали более жесткими (снижение адаптивных возможностей), сила связи же ЧСС и АД сохранилась.
В группе машинистов - у лиц, клинически относительно здоровых, но со сменным, скользящим, подчас бессистемным режимом труда и отдыха - изменения оказались даже более значительными, чем у онкологических больных.
Отрицательные коэффициенты регрессии встречаются не только между ЧСС и АД, но и между ДАД и САД (рис. 1). Сопряженность изменений ЧССvsДАД и ДАДvsСАД статистически не значима: наклон оси регрессии широко перекрывает ось абсцисс, коэффициенты детерминации ниже, чем таковые в группе онкологических больных.
Все три коэффициента корреляции (САД-ДАД, САД-ЧСС и ДАД-ЧСС) в группах больных и машинистов значимо ниже, чем таковые в группе здоровых испытуемых, особенно в сочетаниях с ЧСС. Об этом свидетельствуют как различия между их средними групповыми значениями, так и различия плотности распределений (рис. 3).
Распределение коэффициентов корреляции (рис. 3) свидетельствует о значительном ослаблении силы связи между исследованными функциями как у онкологических больных, так и у испытуемых с нарушенным режимом труда и отдыха, иначе говоря, о меньшей определенности и меньшей надежности тех регрессионных зависимостей, которые описаны ранее.
Поскольку всем исследованным показателям состояния организма свойственна циркадианная периодичность, именно нарушение параметров ритма может лежать в основе несогласованности взаимосвязанных функций. Это может быть следствием изменения как длительности колебаний, так и их амплитуды и акрофазы (изменение уровней не может сказаться на величине коэффициентов регрессии и корреляции). Изменение амплитуд может изменить, прежде всего, величину коэффициента регрессии, изменение же акрофаз приведет к значительному снижению и коэффициентов корреляции, и регрессии (определение данных критериев требует спектрального анализа, что не входило в непосредственные задачи данной публикации).
У людей без десинхроноза параметры циркадианного ритма всех исследованных нами функций изменяются согласованно, акрофазы их у одного и того же человека близко совпадают [8], так что первичные корреляционные и регрессионные коэффициенты этих признаков высоки и статистически значимы. Значимы также и вторичные коэффициенты, свидетельствующие о высокой сопряженности изменений. Биологически это может содержательно трактоваться как проявление взаимной согласованности физиологических механизмов, управляющих разными физиологическими функциями.
Таким образом, низкие коэффициенты регрессии, особенно в сочетании с также низкими коэффициентами корреляции между активностью взаимосвязанных физиологических функций могут служить объективными количественными признаками наличия десинхроноза у обследованных лиц. В то же время следует иметь в виду, что регрессионные зависимости не выражают и не означают причинных связей между сопоставляемыми переменными. Для приближения к пониманию причинных механизмов нужен более тщательный содержательный анализ, в нашем случае - физиологический.
Следует также иметь в виду и то, что использование коэффициентов сопряженности корреляции, равно как и коэффициентов сопряженности регрессии без определения их статистической значимости таит в себе возможность логических ошибок. Если рассматривать силу связи признаков (коэффициент корреляции) традиционно - как сильную, среднюю и слабую - и считаться только с «сильными» и «средними» связями, можно не обратить внимания на то, что и при «слабой» корреляции коэффициент регрессии может оказаться значительным, как это было показано на примере анализа данных мониторинга у больного, имеющего кардиостимулятор (Л.А., Алексина, М.В. Дементьев и др., 2011 [7]), то есть низкая корреляция еще не означает отсутствия взаимозависимости. Однако если вероятность нулевой гипотезы при вычислении коэффициентов сопряженности у конкретного испытуемого превышает критическую величину (напр., P > 0.05), наличие десинхроноза подтверждается дополнительно. Чтобы избежать субъективности суждений, в данной работе все оценки произведены с учетом их статистической значимости.
Что касается источников нарушений, которые присущи машинистам со сменным режимом работы и отдыха, то, в первую очередь, они могут являться следствием именно хронического десинхроноза, который заключается в рассогласовании циркадианных ритмов (ЦР), чему способствуют и повышенная психо-эмоциональная нагрузка у лиц, занятых этим видом труда.
Рецензенты:
- Алиева И.Б., д.б.н., зав. кафедрой гистологии, ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов», г. Москва.
- Торшин В.И., д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии, ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов», г. Москва.
Работа получена 15.11.2011