Медицина/3.Организация здравоохранения

Экология/ 1.Состояние биосферы и его влияние на здоровье человека

д.м.н.Ефименко Н.В.(1), д.м.н. Жерлицина Л.И. (1), к.м.н. Чалая Е.Н.

к.г.н.Поволоцкая Н.П. (1), к.ф-м. н.Сеник И.А. (2), д.м.н.Топурия Д.И.(1)

(1)ФГБУ «Пятигорский государственный научно-исследовательский институт курортологии Федерального медико-биологического агентства»,

(2) ФГБУН «Институт физики атмосферы им. А.М.Обухова Российской академии наук»

НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ИНДЕКСА ПАТОГЕННОСТИ ПОГОДЫ ДЛЯ ЛЮДЕЙ С ПОВЫШЕННОЙ МЕТЕОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ

Высокая метеозависимость является фактором риска обострения заболеваний и снижения климатоадаптации при курортном лечении. Поэтому необходимо своевременное проведение профилактики метеопатических реакций (МПР). Для этих целей на горных курортах Северного Кавказа создана система медицинского прогноза погоды (МПП), эффективность которой зависит с одной стороны от достоверности и оперативности прогноза неблагоприятных (патогенных) погодных условий, а с другой – от наличия научно-обоснованных технологий повышения устойчивости организма к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды [1, 2]. Наиболее сложной и недостаточно разработанной является проблема оценки патогенных погод и их типизации.

Целью исследования явилось уточнение типизации патогенных погод для системы МПП на горных курортах Кисловодск (800-1200 м над уровнем моря) и Ессентуки (600-640 м над уровнем моря).

Объектом исследования явились 540 больных ишемической болезнью сердца (ИБС), по МКБ-10 пересмотр КЛАСС IX (120-125); 80 больных с наличием метаболического синдрома (МС), который диагностировался в соответствии с рекомендациями ВНОК (2009 г.); 80 больных с синдромом раздраженного кишечника (СРК)- код по МКБ – 10: Класс XI Болезни органов пищеварения (К-58). Биоклиматический потенциал горных курортов [3, 4]. Медицинский прогноз погоды [5].

Используемые средства: ЭКГ «Кардиотехника 04-8» для холтеровского мониторирования (ХМ); Эхокардиограф «Алока 3500»; программно-измерительный комплекс «Лотос» (НПО «Динамика» СПб), комплекс аппаратно-программный «Валента» для проведения кардиоинтервалографии, Россия; комплекс рентгенодиагностический телеуправляемый КРТ «Электрон»; стандартное оснащение клинико-диагностической лаборатории; V-S-B-T радиометр фирмы Kipp&Zonen (Нидерланды), пиранометр CM-3 фирмы Kipp&Zonen (Нидерланды); мультиметр MY-65 фирмы MASTECH (Гонконг); малогабаритный аэроионный счетчик МАС-01 фирмы ООО «НТМ-Защита» (Москва); вопросник качества жизни «MOS-SF-36»; ежедневник тестов МПР (24 теста); универсальные измерители температуры, освещенности, влажности, скорости потока воздуха со съемными датчиками АТТ-9508 фирмы Lutron Electronic Enterprise Co, Ltd. (Тайвань); электрохимический газоанализатор озона ЕЛСО; хемилюминисцентный газоанализатор окислов азота (NO, NO₂) Р-310А; газоанализатор (CO) модель К-100; лазерный 10-канальный аэрозольный спектрометр LAS-P (НИИФХИ, Россия); нефелометр для регистрации массовой концентрации субмикронного аэрозоля.

Всем пациентам проводилось клинико–лабораторное (общий анализ крови и мочи; липопротеиды сыворотки крови; сахар крови; свертывающая система крови), инструментальное исследование (ЭКГ, ЭхоКГ, ХМ-ЭКГ, контроль АД, ЧСС, исследовались адаптивные функции на основе нейродинамического и фрактального анализа вариабельности сердечного ритма с определением индекса вегетативного равновесия, вегетативного показателя ритма, индекса напряжения регуляторных систем, показателя адекватности процессов регуляции), неспецифические адаптивные реакции организма по Л.Х.Гаркави, проводилось ежедневное мониторирование метеочувствительности по стандартным тестам МПР в сопоставлении с медицинскими типами погоды, климатограммами, результатами комплексного лечения.

У 91% (637 чел.) больных выявлены сниженные адаптационные возможности; у 66% (462 чел.) - нарушения терморегуляции; у 72% (504 чел.) – нарушения вегетативной регуляции; у 96% (672 чел.) - отмечена повышенная метеочувствительность в слабой (М1) у 44% (308 чел.), умеренной (М2) – у 31% (217 чел.), высокой (М3) – у 21% (147 чел.) степенях с широким спектром клинических проявлений, развитием соматической патологии и психоэмоциональными нарушениями.

Концептуально в МПП оцениваются структурные метеорологические, синоптические и гелиофизические элементы, по величине и динамике которых оценивается индекс патогенности и тип погоды [6, 7]. Именно эти характеристики позволяют обосновать выбор мер профилактики МПР.

Новации данного исследования связаны с дифференцированным подходом к оценке индекса патогенности различных процессов, происходящих в приземной атмосфере и космосе, которые можно отнести к доминирующим. Это, прежде всего факторы аэрозольного загрязнения атмосферы, которые у больных с М2-М3 вызывают различного рода МПР при уровне аэрозоля даже ниже гигиенических нормативов - предельно-допустимых концентраций. Данная проблема находится в поле постоянных исследований ученых в рамках Программы РАН «Фундаментальные науки – медицине», поскольку она носит глобальный характер [8, 9, 10]. Высокой патогенностью обладают явления деионизации в сочетании с ростом коэффициента униполярности ионов в приземной атмосфере, а также чрезмерная жара (ЭЭТ>30 град.) в сочетании с горной гипоксией и высокой влажностью воздуха (выше 26гПа). Рассматривая связи адаптивных реакций с космическими факторами, следует выделить лимитирующие критерии опасные для здоровья и жизни пациентов с М2-М3 МПР, которые возникают в связи с резким усилением гелиогеомагнитной активности (Ар>32), экстремальной высокой биологической активности УФ солнечной радиации (UVI>10). В периоды резких изменений погодного режима, либо длительного воздействия негативных факторов внешней среды (жара, аэрозольное загрязнение, низкая концентрация природных анионов, «духота», магнитные бури) риски появления МПР и обострения заболеваний резко возрастают. Результаты статистических исследований нашли отражение в довольно тесной сопряженности МПР по критерию χ² с доминирующими стрессорными природными процессами и антропогенными факторами (таблица 1).

Таблица 1

Сопряженность по критерию χ² биоклиматических модулей (БКМ) с откликом по суммам тестов МПР (∑МПР) у метеозависимых больных (М2-М3)

Характеристика БКМ	Степень сопряженности с (∑МПР)
Сумма анионов <200 ион/см^3, КУИ>2	χ^2= 6,85; p<0,01
Концентрация аэрозольных частиц диаметром 500-2000 нм более 30 частиц/см^3	χ^2=7,33; p<0,01
Степень природной гипоксии 8-10% в сочетании с ЭЭТ>30 град. и Е>26 гПа («духота» 2-3 ст.)	χ2= 14,66; p<0,001
UVI>10	χ^2= 6,58; p<0,025
Ар>32	χ^2 = 5,95; р<0,025

Сопоставление результатов фрактального анализа скорости дыхания, ритмов сердца и мозга у метеозависимых людей с помощью программно-аппаратного комплекса «Лотос» (НПФ «Динамика», СПб), полученных в дни с благоприятными погодами, но различными по скоростям эмиссии природных анионов в приземной атмосфере, позволили выявить сходные патологические процессы, связанные в основном с явлениями деионизации в приземной атмосфере. При падении количества анионов с 1255±38 ион/см³ до 190±13 ион/см³ отмечено усиление напряжения вегетативного индекса у пациентов с М2-М3 (соответственно с 458±24 до 802±44), снижение эффективности нейрогуморальной регуляции (с 0,25±0,08 до 0,06±0,02), повышение возбудимости спектра активности мозга в диапазоне волн ∆ 0- 0,4 Нz на 29%, снижение активности работы мозга в диапазонах волн θ 4…8 Нz, £ 8…13 Нz., β 13…19 Нz, γ 19…25Нz - на 4-10%; снижение уровня адаптации организма - на 14% и комплексного показателя здоровья – на 18%. Выявлены сходные процессы по сопоставлению показателей нейрососудистой реактивности и других клинических проявлений МПР с явлениями деионизации в атмосфере.

Тесные связи степени патогенности погоды (оцененные по суммам МПР по стандартным тестам, гемодинамическим и вегетососудистым показателям у пациентов М1-М3) выявлены при увеличении концентрации в приземной атмосфере аэрозольных частиц (КПААЧ) диаметром более 400 нм (χ²= 7,33; p<0,01). К примеру, при благоприятных погодах антициклонического типа в чистой атмосфере (при КПААЧ ниже 7 частиц/см³) ΣМПР составляла 0,94 мпр/день, а при такой же погоде, но высоком загрязнении атмосферы от дальних лесных пожаров (КПААЧ 15-30 частиц/см³) - 6,4 мпр/день.

Исследования метеочувствительности в программе биоклиматограмм показали, что характер адаптивных реакций зависит от индивидуальных особенностей организма и специфичности воздействующего патогенного фактора внешней среды. Многофакторность и постоянная трансформация структурных элементов погоды вызывают широкий спектр адаптивных реакций организма и нестационарность физиологических взаимодействий человека с окружающей средой. У здорового человека приспособление к погодным условиям происходит в пределах физиологических норм. У метеозависимых людей появление МПР обусловлено эндогенными нарушениями в системе адаптации человека. Полученные в результате многолетних междисциплинарных исследований связи между МПР и структурными метеорологическими, синоптическими, гелиофизическими элементами погоды были положены в основу новой типизации погоды для целей МПП [5].

Ключевым показателем в МПП является индекс патогенности погоды (ИПП), который определяется как средняя величина из множества индексов патогенности k₁ прогнозируемых биоклиматических модулей (БКМ) в комплексе воздействующих на организм человека (таблица 2).

Таблица 2.

Схема стилизованной оценки категорий индекса патогенности (k_i) доминирующих БКМ для расчета ИПП и медицинских типов погоды для низкогорных курортов

Медикометеорологическиемодули	Степень патогенности/критерии индекса патогенности (ki) биоклиматических модулей
	Индифферент-ная/ki ≤0,25	Слабая/ ki =0,26–0,45	Умеренная/ ki= 0,46–0,65	Высокая/ ki =0,66–0,8	Чрезмерно высокая/ ki =0,81–1,00
ЭЭТ, усл. град.	≥-10 - ≤+22	≥-20 - ≤+25	≥-30 - ≤+30	≥-40 - ≤+35	< -40 или >+35
Тв (град. С)/«е» (гПа)/ степень атмосферной «духоты»	<20^0С/<15 гПа/ отсутствует	<25^0С/<19 гПа/ эпизоды	<30^0С/<23 гПа/ 1 степень	<35^0С/<27 гПа/ 2 степень	>35^0С/ >27 гПа/ 3 степень
МСИ^* температуры воздуха по срокам, град. С	<±4	<±8	<±12	<±16	>±16
ООКН** температуры воздуха по срокам, град. С	<±4	<±8	<±12	<±16	>±16
ВСА*** температуры воздуха, град. С	<±8	<±12	<±16	<± 24	> ± 24
МСИ*** давления воздуха по срокам, гПа	<±2	<±4	≤±8	<±12	> ±12
ООКН давления воздуха, гПа	<±4	<±8	<±16	<±32	> +32
Сумма природных ионов [N^++ N^-],(ион/см^3)/ коэффициент униполярности ионов (N^+/N^-)	≥1200/ <1,2	>800/ <2	≥600/ <3	>400/ <4,0	<400/ >4,0
ООКН содержания кислорода по срокам, г/м^3	<±5	<±10	<±15	<±20	>±20
МСИ содержания кислорода по срокам, г/м^3	<±4	<±8	<± 12	<± 16	>± 16
Ультрафиолетовый индекс, UVI	1-3	4-5	6-7	8-10	>10
Индекс геомагнитной активности, Ар	0-4	5-11	12-20	21-31	>31
Скорость ветра, м/с	<6	< 12	<18	<24	>24
Сумма осадков за 12 часов, мм	<1	1-4	5-14	15-30	>30
Относительная влажность воздуха по срокам, %	56-70	26-55; 71-85	71-85	<25; >85	<10%
Показатели патогенности загрязнений атмосферы:
Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) по [1]	низкий	умеренный	повышенный	высокий	чрезмерно высокий
Суммарная концентрация различных загрязнителей в атмосфере (в долях суммарной ПДК)	< 0,4 ПДК	0,4 -0,6 ПДК	0,61-0,8 ПДК	0,81-1,5ПДК	>1,5ПДК
Уровень массовой концентрации субмикронного аэрозоля, мкг/м^3	<70	71 - 85	86 – 120	121 - 225	>225
Медицинская характеристика условий	Благоприятные	Относительно благоприятные	Отн. Благоприятные с неблагопри-ятными эпизодами	Не- благоприятные	Чрезмерно неблагоприятные

ИПП рассчитывается по формуле:

ИПП = [k₁(ЭЭT) + k₂(ΔT_мси) + k₃(ΔT_оокн) + k₄(ΔТ_вс) + k₅(Δ P_мси) + k₆(Δ P_оокн) + k₇(V) + k₈(N) + k₉(UVI) + k₁₀(e+ЭЭT) + k₁₁(f) + k₁₂(O₂) + k₁₃(осад) + k₁₄(ИЗА) +k₁₅(СКЗА)+ k₁₆МКАЗ+ k₁₇ (Ар)]…/n, (1) или ИПП= Σk_i(a_i)/n, (2)

где k_i(a_i) – индексы патогенности, зависящие от величины соответствующих МБМ (i=1, 2, 3, …, n), в том числе: ЭЭТ – эквивалентно-эффективной температуры; ΔT_мси – межсуточной изменчивости (МСИ) температуры воздуха; ΔT_оокн – отклонения от климатической нормы (ООКН) температуры воздуха для данного дня или промежутка времени; ΔТ_вс – внутрисуточной амплитуды температуры воздуха; Δ P_мси – МСИ давления воздуха; Δ P_оокн – ООКН давления воздуха; V – скорости ветра; N – площади покрытия небосвода нижней облачностью; UVI – ультрафиолетового индекса эритемогенной ультрафиолетовой солнечной радиации (области УФВ); (e + ЭЭТ)– комплекса упругости водяного пара и ЭЭТ, лимитирующего физиологические нагрузки на метеочувствительных больных (явления атмосферной «духоты», перегрева, переохлаждения и др.); f – относительной влажности воздуха; O₂ – весового содержания кислорода в приземной атмосфере (определяется по математической модели); Осад. – количества осадков за рассматриваемый промежуток времени; ИЗА – индекса загрязнения атмосферы; СКЗА - суммарной концентрации различных загрязнителей в атмосфере; МКАЗ - уровня массовой концентрации субмикронного аэрозоля; Ар – индекса гелиогеомагнитной активности. Величина n соответствует числу рассмотренных МБМ.

Величина ИПП от 0 до 0,25 соответствует индифферентному влиянию БКМ на метеочувствительность (МЧ) человека, а медицинский тип погоды оценивается как благоприятный – 1-й тип. Соответственно оцениваются по величине ИПП и другие типы погоды: при ИПП 0,26-0,45 – слабое патогенное воздействие комплекса БКМ - относительно благоприятный – 2-й тип; при ИПП 0,46-0,65 – умеренное патогенное воздействие комплекса БКМ - относительно благоприятный с неблагоприятными эпизодами -2-й/3-й тип; при 0,66-0,80 - высокое патогенное влияние комплекса БКМ – неблагоприятный (высокий риск обострения заболеваний у пациентов с М1-М3) - 3-й тип; при ИПП выше 0,80 – чрезмерно высокое патогенное воздействие комплекса БКМ – чрезмерно неблагоприятный (очень высокий риск обострения заболеваний у у пациентов с М1-М3) - 4-й тип (таблица 3).

В основу МПП, применяемого на курортах КМВ, положена модифицированная морфодинамическая классификация погод И.И.Григорьева, А.И.Григорьева, К.И.Григорьева [11], в соответствии с которой все разнообразие погодных условий можно подразделить на четыре медицинских типа погоды, различающихся по силе патогенного действия всего комплекса БКМ которое оценивается через величину ИПП: 1 – благоприятная погода, 2 – относительно благоприятная погода, 3 – неблагоприятная погода и 4 – крайне неблагоприятная погода.

Таблица 3

Схема оценки медицинских типов погоды по величине ИПП

Категория биотропности	Величина ИПП, отн.ед.	Медицинский тип погоды	Медицинская характеристика погоды
Индифферентная	0–0,25	1 тип погоды	Благоприятная
Слабая	0,26–0,45	2 тип погоды	Относительно благоприятная
Умеренная	0,46–0,65	2–3 тип погоды	Относительно благоприятная с периодами неблагоприятной
Резкая	0,66–0,8	3 тип погоды	Неблагоприятная
Чрезмерно резкая	0,81–0,94	4 тип погоды	Особо неблагоприятная

Для каждого типа погоды определяется подтип по характеру атмосферной циркуляции: антициклонический (А), циклонический (Б) и фронтальный (В). В МПП подтипы выделяют во втором (2А, 2Б, 2В), третьем (ЗА, ЗБ, 3В) и четвертом (4А, 4Б, 4В) типах погоды. В первом типе погоды – благоприятном – подтипы не выделяются (таблица 4).

Система МПП предусматривает максимальное использование последних достижений в области прогнозирования погоды (моделирование, спутниковая метеорология, мониторинговые исследования). Гидрометцентр России для динамического прогноза основных метеоэлементов и их тенденций с заблаговременностью до пяти суток использует негидростатическую модель WRF (при участии Национального центра исследования атмосферы, Национальных центров прогноза окружающей среды) [11].

Таблица 4

Схема подразделения подтипов погоды по характеру циркуляции атмосферы для МПП

Тип и подтип погоды	Барические системы, атмосферные массы	Характер ожидаемых патогенных рисков
1	Малоградиентные барические поля, КУВ, КАВ	Не выражен
2А, 3А, 4А	Антициклон, малоградиентные поля повышенного давления, КУВ, КАВ, КТВ	Тонизирующий эффект, иногда преходящее состояние холодного или теплого дискомфорта
2Б, 3Б, 4Б	Циклон, барические депрессии, мало градиентные поля пониженного давления, МТВ, МУВ, МАВ, теплый атмосферный фронт	Реакции гипотензивного и гипоксического типов; напряжение регуляции гомеостаза
2В, 3В, 4В	Циклонические и промежуточные барические системы; КУВ, КАВ, КТВ, МТВ, МУВ, МАВ, прохождение атмосферных фронтов	Реакции смешанного типа (спастического, гипоксического, тонизирующего; повышенный риск обострения заболеваний); реакции дизадаптации

Степень патогенности ультрафиолетового солнечного излучения (UVI) определяется по данным мониторинга УФ потока с помощью UV-S-B-T радиометра фирмы Kipp&Zonen (Нидерланды) в непрерывном режиме на персональном компьютере ФГБУ ПГНИИК ФМБА России.

Заключение: проведенное исследование позволило уточнить индексы патогенности погоды для неблагоприятных атмосферных процессов – явлений деионизации, роста аэрозольного загрязнения атмосферы в сочетании с жаркой погодой, высокой упругостью водяного пара и других патогенных погодных условий. Эти исследования направлены на уточнение МПП, обеспечение срочной направленной профилактики МПР и высокой эффективности курортного лечения пациентов с М1-М3.

Литература

1. Система медицинского прогноза погоды на федеральных курортах Кавказских Минеральных Вод: метод. пособие / И.Г. Гранберг, Н.П. Поволоцкая, Г.С. Голицын, Н.В. Ефименко, Л.И. Жерлицина и др.; ФГУ «ПГНИИК ФМБА России», ИФА им. А.М.Обухова РАН, Гидрометцентр России. – Пятигорск, 2009. - 23 с.

2. Способ лечения и ранней (экстренной) и плановой профилактики метеопатических реакций у больных ишемической болезнью сердца, гипертонической болезнью I-II стадии с синдромом дизадаптации с использованием метода транскраниальной мезодиэнцефальной модуляции: пат. № 2422128 Рос. Федерация / Л.И. Жерлицина, Н.В. Ефименко, Н.П. Поволоцкая, И.И. Великанов.- зарег. 27.06.11.- 26 с.

3.Биоклиматический паспорт лечебно-оздоровительной местности (Д): метод. рек. № 96/226. - М., 1997.- 16 с.

4. Ефименко, Н.В. Оценка патогенности погоды и аэрозольного загрязнения атмосферы на курортах Кавказских Минеральных Вод с исследованием рисков для здоровья людей / Н.В. Ефименко, Е.Н. Чалая, Н.П. Поволоцкая, Д.И Топурия // Современные технологии санаторно-курортного лечения и медицинской реабилитации: матер. юбил. науч.-практ. конф.- Томск: ФГБУН ТГНИИКиФ ФМБА России, 2012. – С.73-77.

5. Медицинский прогноз погоды и профилактика метеопатических реакций в условиях низкогорного климата для контингента, подлежащего обслуживанию ФМБА России, больных ишемической болезнью сердца: метод. пособие / В.В. Уйба, К.В. Котенко, Н.В. Ефименко, Н.Б. Корчажкина, Н.П. Поволоцкая, Г.С. Голицын, Л.И. Жерлицина, А.А. Кириленко, З.В. Кортунова, К.Г. Рубинштейн, И.А. Сенник, С.В. Ткачук. – Пятигорск, 2012. – 22 с.

6. Ефименко, Н.В. К вопросу о создании федеральной курортной системы медицинского прогноза погоды / Н.В. Ефименко, Н.П. Поволоцкая, Д.И. Топурия // Курортное дело, туризм и рекреация.- 2010.- № 1. – С. 33-36.

7. Разработка системы многофакторной оценки влияния глобального изменения климата на здоровье населения России / Г.С. Голицын, И.Г. Гранберг, Н.П. Поволоцкая и др. // Фундаментальные науки – медицине: тез. докл.- М.: Слово, 2009. – С. 200-201.

8. Artamonova, M. The influence of regional urbanization and abnormal weather conditions on the processes of human climatic adaptation on mountain resorts / M. Artamonova, G. Golitsyn, I. Senik, A. Safronov, A. Babyakin, N. Efimenko, N. Povolotskaya, D. Topuriya, and E. Chalaya // Geophysical Research Abstracts. EGU2012-6103, 2012.EGU General Assembly.- 2012.- Vol. 14.

9. Разработка технологии оценки биотропности режимов загрязнения атмосферы для внедрения в систему медицинского прогноза погоды в горных регионах / И.А. Сеник, И.Г. Гранберг, А.Ф. Дьячков, Н.В. Ефименко, Н.П. Поволоцкая, Л.И. Жерлицина, А.А. Кириленко // Фундаментальные науки – медицине: тез. докл.- М.: Слово, 2009.– С. 206-208.

10. Григорьев И.И., Медицинская керосология (погода и организм человека) / И.И. Григорьев, А.И. Григорьев, К.И. Григорьев.- М.: АТиСО: ВГПУ, 1997. – 53 с.