Возрастные особенности реакции горнорабочих на производственный труд в горных условиях Кыргызстана

Ключевые слова: горнорабочие, высокогорье, низкогорье, максимальное потребление кислорода, максимальная аэробная работоспособность, параметры дыхательной и сердечно-сосудистой систем, энергозатраты

Горы являются стратегическим источником ресурсов для экономического и социального развития. Но, обладая богатыми и разнообразными природными ресурсами и являясь особенно привлекательными для населения многих стран, горные районы, в большинстве своем, остаются слаборазвитыми в экономическом отношении. В связи с этим многие горные страны, в том числе Кыргызстан, приняли программы промышленного освоения горных регионов с целью добиться постепенного перемещения экономических, культурных и информационных центров в эти районы, максимально развить их самоуправление, самообеспечение и устойчивое развитие.

В современных условиях создания и освоения новых высокогорных промышленных комплексов, привлечения значительных контингентов трудящихся к работе на больших высотах вопрос о влиянии горного климата на реакции организма, связанные с трудовой деятельностью, является одним из наиболее актуальных. В то же время особенности реакций в ответ на производственную деятельность продолжают оставаться недостаточно изученными. Возможности практического использования результатов таких исследований для прогнозирования трудоспособности лиц старшего возраста в различных горноклиматических условиях остаются неясными. Работы, посвященные возрастным особенностям энергетической и функциональной характеристики физического напряжения при производственной деятельности, проводились преимущественно в условиях равнины средней полосы [6-8, 11-14, 23, 25, 26, 29]. В доступной литературе имеются единичные работы, освещающие возрастные особенности реакции на высотную гипоксию в условиях относительного покоя [2, 3, 15-20, 24].

Целью настоящей работы явилась попытка изучить роль горного климата как фактора, определяющего возрастные особенности энергетической и функциональной характеристики физического напряжения при производственной деятельности со средним физическим напряжением (мощностью 30-60 Вт).

Материал и методы 

Объектом исследования были 60 здоровых горнорабочих, из которых 30 человек постоянно проживали в условиях низкогорья (860 м над ур. моря) и 30 – в условиях высокогорья (2800 м над ур. моря). Обе группы были разделены на возрастные: до 35 лет и старше 35 лет. Работа обследованных (слесарей, машинистов буровых станков, экскаваторов, бульдозеристов и др.) протекала преимущественно на открытом воздухе.

Степень напряженности функции организма изучалась по комплексной методике, разработанной И.И. Лихницкой [4], непосредственно на рабочем месте в покое в межоперационных интервалах, в момент выполнения производственных операций в «устойчивом состоянии», на первой и пятой минутах восстановления вегетативных функций после работы.

При получении комплексной информации о реакции организма горнорабочих на труд определялись VО_{2 SТРD} / VСО_2SТРD, энерготраты (ккал/мин) и уровни активности вегетативных функций (т.е. кровообращения, дыхания).

Исследования показателей газообмена проводились открытым способом по Дугласу-Холдену. Анализ воздуха осуществлялся с помощью газоанализатора ГВВ-2. На основании данных потребления кислорода и выделенной углекислоты, приведенных к условиям STPD, и расчета дыхательного коэффициента (ДК) в соответствии с общепринятыми правилами определялись энерготраты в ккал/мин, дополненные расчетами мощности работы в Вт. О состоянии функции дыхания судили по показателям минутного объема дыхания (МОД, л/мин, ВТРS), объема одного дыхания (ООД, мл) и частоты дыхания (ЧД), определяемых по способу Ramanthana [27].

Из параметров, характеризующих систему кровообращения, определяли частоту сердечных сокращений (ЧСС) с помощью проводной пульсометрии В.В. Розенблата [10], артериальное давление – по Kороткову, минутный объем крови (МОК) – по методу Старра [21]. Среднединамическое давление (СДД) рассчитывали по формуле Хикема [28], периферическое сопротивление сосудов (ПСС, дин/м^-5с^-1) – по Пуазейлю [22].

Особое внимание в характеристике газотранспортной функции нами уделено определению показателей гемодинамического эквивалента (ГЭ, МОК/100 мл О₂), кислородного пульса (КП, мл МПО₂/пульс), вентиляционного эквивалента (ВЭ, л МОД/100 мл О2) и коэффициента использования кислорода (КИО₂, мл О₂/л), которые не получили достаточно широкого распространения в исследованиях физиологических процессов труда, хотя имеют большую ценность в установлении степени функционального напряжения и в оценке влияния условий среды на организм [5, 9].

В решении отдельных вопросов физиологии труда на горных предприятиях Кыргызстана применялись общепринятые физиологические методы, характеризующие состояние различных функций организма в процессе труда.

Максимальная аэробная работоспособность оценивалась уровнем максимального потребления кислорода (МПК) при велоэргометрической нагрузке[1].

Результаты и обсуждение

При изучении санитарно-гигиенических условий труда установлено, что на организм горнорабочих оказывают интегральное воздействие особенности горноклиматического фактора и условия производственной среды (табл. 1).

Таблица 1

Возрастная динамика показателей аэробного энергообразования при производственных операциях со средней степенью физического напряжения у представителей некоторых профессий в условиях низкогорья и высокогорья (средние данные)

Для выяснения причин изменения возрастной динамики энергетических показателей нами произведен анализ особенностей функциональной характеристики труда со средним физическим напряжением у представителей низкогорья и высокогорья (табл. 2, 3).

Таблица 2

Возрастная динамика показателей функций сердечно-сосудистой системы у рабочих при производственных операциях со средним физическим напряжением в условиях низкогорья и высокогорья

Таблица 3

Возрастная динамика показателей функций сердечно-дыхательной системы у рабочих при производственных операциях со средним физическим напряжением в условиях низкогорья и высокогорья

Как известно, основным источником энергообразования в организме являются аэробные процессы, которые, по современным представлениям, лимитируются способностью систем кровообращения и дыхания увеличивать свою производительность в момент повышения мышечной деятельности. Основной характеристикой аэробных процессов в организме является максимальное потребление кислорода. Полученные значения этого показателя у рабочих двух возрастных групп в условиях различных высот представлены в табл. 4.

Таблица 4

Максимальное потребление кислорода у рабочих двух возрастных групп в условиях различных высот

Как следует из табл. 1, при работе со средним физическим напряжением в условиях низкогорья с возрастом увеличение потребления кислорода в момент производственной операции становится несколько более выраженным и восстановление вегетативных функций к 5-й минуте после производственной операции менее совершенным. Однако эти различия не достоверны и не влияют на величину кислородного запроса, который остается на уровне около трех литров в обеих возрастных группах. В условиях высокогорья указанные отношения, характеризующие возрастную динамику показателей аэробного энергообразования, изменяются. В группе лиц моложе 35 лет при том же уровне потребления кислорода в покое как в низкогорных условиях, так и высокогорных, значительно возрастает потребление кислорода в момент производственной операции со средним физическим напряжением, но в высокогорье это выражено несколько более, чем в низкогорье: 0.655±0.090 л/мин против 0.727±0.013 л/мин для высокогорья. Но с возрастом, а именно в возрастной группе старше 35 лет, вместо наблюдаемого увеличения потребления кислорода в низкогорных условиях, наблюдается небольшое его снижение в момент производственной операции. Хотя различия недостоверны, несовершенство восстановления функций сердечной и дыхательной систем после работы у старшей группы становится более выраженным. Это сказывается на величине кислородного запроса, который увеличивается на 70 мл.

Как показывает анализ данных табл. 2 и 3, в условиях низкогорья не обнаруживается существенной возрастной динамики со стороны функций сердечной и дыхательной систем. Только экономичность кровообращения рабочих до 35 лет в условиях относительного покоя достоверно выше, чем у рабочих старшей группы. В то же время у последних достоверно выше эффективность функционирования респираторной системы как во время работы, так и в период восстановления.

В условиях высокогорья с возрастом обнаруживается тенденция к гиперкинетической реакции на производственную нагрузку с существенным возрастанием эквивалента кровотока и умеренным снижением способности увеличивать коэффициент использования кислорода. Это свидетельствует, что в условиях высокогорья возрастные изменения находят свое выражение в ограничении способности к мобилизации механизмов газообменной эффективности вентиляции и кровообращения при производственной операции.

Согласно данным, полученным в настоящем исследовании, в низкогорье адаптированные к профессиональному труду со средним физическим напряжением рабочие не обнаруживают признаков изменения деятельности систем кровообращения и дыхания, дающих основание предполагать существенное увеличение их значения, как фактора, лимитирующего аэробное энергообразование при нагрузках средней интенсивности, но могущих выявиться при значительном увеличении физической нагрузки. Результаты прямого определения аэробной работоспособности с использованием метода велоэргометрии показывают, что, несмотря на полноценность энергетической и вегетативной реакции на среднее физическое напряжение, у рабочих изученных групп (табл. 4) обнаруживаются некоторые возрастные сдвиги в величине максимального потребления кислорода, т. е. выявляется ее снижение. Причем достоверные возрастные сдвиги, наблюдаемые в условиях низкогорья, в условиях высокогорья сглаживаются.

С присоединением предъявляемых к труду дополнительных требований, связанных с необходимостью компенсации влияния пониженного барометрического давления, у рабочих обнаруживаются определенные признаки, свидетельствующие об усугублении возрастных изменений в состоянии вегетативных функций, как фактора, лимитирующего энергообразование уже при труде со средним напряжением. Исследование же при максимальных нагрузках показывает, что это ограничивающее влияние становится весьма важным фактором, определяющим аэробную работоспособность в этих условиях.

Таким образом, исследования подтверждают данные других авторов [2, 3, 15-20, 24] о том, что в условиях высокогорья возрастные изменения находят свое выражение в большем ограничении способности к мобилизации механизмов газообменной эффективности вентиляции и кровообращения и утрате гибкости восстановительных функций вегетативных систем.

Исходя из полученных данных можно сделать заключение о том, что высокогорный климат усугубляет возрастную динамику тех параметров вегетативных функций, которые определяют аэробное энергообразование уже в условиях нагрузок средней интенсивности. Поэтому с этим положением следует считаться при прогнозировании трудоспособности лиц старших возрастных групп, выполняющих физический труд на горнорудных предприятиях, расположенных в условиях высокогорья.

Литература 

1. Аулик И.B. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. М., 1990.
2. Колчинская А.З. Недостаток кислорода и возраст. Киев, 1964.
3. Колчинская А.З. Кислород. Физическое состояние. Работоспособность. Киев, 1991. 
4. Лихницкая И.И. Методика определения степени физического напряжения при производственной деятельности и возможности её использования в мероприятиях по научной организации труда. Л., 1973. 
5. Лихницкая И.И. Функциональные исследования и принципы их использования при врачебно-трудовой экспертизе. В кн.: Некоторые функциональные методы исследования в практике ВТЭ. Л., 1975, с. 6-16.
6. Лихницкая И.И., Бомаш Я.Ф., Доронина Н.А., Чудновская Е.И., Шкулов В.Л. (с участием Гриценко В.В.). Пути оценки степени физического напряжения, возникающего в процессе трудовой деятельности. Информ. письмо ЛИЭТИН ¹ 5, Л., 1967.
7. Лихницкая И.И., Чудновская Е.И., Доронина Н.А., Шкулов В. Л. Работоспособность индустриальных рабочих средней полосы СССР и критерии для ее определения. В кн.: Адаптация человека. Л., 1972, т. 1. с. 197-208.
8. Лихницкая И.И., Чудновская Е.И., Бомаш Я.Ф., Шкулов В.Л. и др. Показатели общей работоспособности у представителей неиндустриальных профессий в средней полосе СССР. В кн.: Адаптация человека. Л., 1972, т.1, с. 209-219.
9. Мамбеталиев Б.С., Шкулов В.Л. Использование показателей газообменной эффективности вегетативных сдвигов в оценке адаптации к труду у горнорабочих в различных климатических зонах. Советское здравоохранение Киргизии, 1974,  1, с. 26-30.
10. Розенблат В. Радиометрические исследования в спортивной медицине. М., 1967, с. 25–98.
11. Шкулов В.Л. К вопросу о показателях общей работоспособности у лиц, выполняющих труд c малым физическим напряжением в жарком сухом климате Центрального Казахстана. В кн.: Адаптация человека.  Л., 1972, т. 1, с. 224-227.
12. Шкулов В.Л., Белоцерковская Л.И. Показатели состояния адаптации к труду с физическим напряжением в климатических условиях жаркого климата Центрального Казахстана. В кн.: Адаптация человека. Л., 1972, т.1, с. 227-233.
13. Akahashi M.T., Ano Y.M., Hibayama M.S., Amami N.Y. Ventilatory Response to Carbon Dioxide during Moderate Exercise, J. Occup. Health, 2000, 42, p. 79–83.
14. Astrand I. Aerobic work capacity in men and women with special reference to age, Acta Physiol. Scand., 1960, 49, suppl. 169, p.123-129.
15. Beall C.M. Tibetan and Andean contrasts in adaptation to high-altitude hypoxia, Adv.. Exp. Med. Biol., 2000, 475, p. 63-74.
16. Beall C. M. Tibetan and Andean patterns of adaptation to high-altitude hypoxia, Hum. Biol., 2000,  72(1), p. 201-28.
17. Beall C.M. Oxygen saturation increases during childhood and decreases during adulthood among high altitude native Tibetans residing at 3,800-4,200 m ., High Alt.  Med.  Biol., 2000, 1,  1, p. 25-32.
18. Beall C.M., Decker M.J., Brittenham G.M., Kushner I., Gebremedhin A., and Strohl K.P. An Ethiopian pattern of human adaptation to high-altitude hypoxia, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2002, 99(26), p. 17215–17218.
19. Droma T., McCullough R.G., et al.. Increased vital and total lung capacities in Tibetan compared to Han residents of Lhasa (3,658 m), Am. J. Phys. Anthropol., 1991, 86,  3, p. 341-51.
20. Greksa L.P. Growth and development of Andean high altitude residents, High Alt. Med. Biol., 2006, 7(2), p. 116-124.
21. Hickam Y., Cargill N. Effect of exercise оn cardiac output and pulmonary arterial pressure in normal persons and in pulmonary emphysema, J. Clin. Invest., I948, Vol. 27. – P. 2I-40.
22. Klabunde R. Cardiovascular Physiology Concepts. Philadelpia, Lippincott Williams & Wilkins, 2005. 
23. Koji Ishida1, Yasutake Sato, Keisho Katayama, and Miharu Miyamura Initial ventilatory and circulatory responses to dynamic exercise are slowed in the elderly, J. Appl. Physiol., 2000, 89, 5, p. 1771-1777.
24. Kronenberg R. S., Drage C.W. Attenuation of the Ventilatory and Heart Rate Responses to Hypoxia and Hypercapnia with Aging in Normal Men , J. Clin. Invest., 1973, 52, 8, p. 1812–1819.
25. Miharu Miyamura, Koji Ishida, Keisho Katayama, Norihiro Shima, Hiroshi Matsuo and Kohei Sato. Ventilatory and Heart Rate Responses at the Onset of Chair Rotation in Man, The Japanese Journal of Physiology, 2004, 54 , 5, p. 499-503
26. Paccalin C. and Jeannerod M. Changes in breathing during observation of effortful actions // ISC WORKING PAPERS, 2000-2; http://www.isc.cnrs.fr/wp/wp00-2.htm.
27. Ramanathan N.L. Reabi1ity of estimation of metabolic levels from respiratory frequency, J. Appl. Physiol., I964,  3, p. 451-502.
28. Starr J., Schabel T., Askovitz S., Schild А. Studies made to simulating systole at necropsy, Circulation, 1954, 19, p. 648-663.
29. Wilmore J.H., Stanforth P.R., Gagnon J., Rice T., Mandel S., Leon A.S., Rao D.C., Skinner J.S., and Bouchard C. Cardiac output and stroke volume changes with endurance training: The HERITAGE Family Study, Med. Sci. Sports Exerc., 2001, 33, 1, p. 99-106.

Вопросы, ответы, комментарии