Связь солнечных и геофизических возмущений с сердечно-сосудистыми заболеваниями

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

1. Медицина

УДК 523.74

Связь солнечных и геофизических возмущений с сердечно-сосудистыми заболеваниями

С.Н. Самсонов, П.Г. Петрова, А.А. Стрекаловская, В.И. Маныкина,

М.И. Томский, Р.З. Алексеев

В работе изучалась связь между солнечной и геофизической возмущенностью с обострениями сердечно-сосудистых заболеваний. В качестве факторов солнечной и геофизических возмущений использовались параметры солнечной активности, солнечного ветра, межпланетного магнитного поля и геофизической активности. Показателем обострения сердечно-сосудистых заболеваний являлось количество вызовов скорой медицинской помощи г. Якутска в год высокой и низкой геофизической активности.

Обработка и анализ экспериментального материала позволили обнаружить “предвозмущенный" (за 2-4 суток до максимального значения геомагнитного возмущения) и "послевозмущенный" (через 2-4 суток после максимального значения геомагнитного возмущения) максимумы в динамике обращения больных с сердечно-сосудистой патологией за скорой медицинской помощью. Наиболее отчетливо этот эффект проявляется в год высокой геофизической активности. Показано, что динамика изменения амгиитуд солнечного электромагнитного излучения и абсолютных значений приземного давления совпадают с динамикой изменения обращения больных с сердечно-сосудистой патологией в медицинские учреждения.

The "pre-disiurbed" (2-4 days before the maximum value of geomagnetic disturbance) and the "post-disturbed" (in 2-4 days after the maximum value of geomagnetic disturbance) maxima have been revealed in the dynamics of applying of sick people suffering from the cardiovascular pathology for the emergency medical care. This effect is manifested in the year of high geophysical activity more clearly. It is shown that the dynamics of change of solar electromagnetic radiation amplitudes and absolute meanings of the ground pressure coincides with the dynamics of change of applying of cardiovascular sick people to the medical institutions.

Введение ; .

Сердечно-сосудистые заболевания остаются одной из актуальных проблем в современной медицине. Многочисленные исследования показывают, что одной из причин обострения сердечнососудистых заболеваний является изменение

САМСОНОВ Сергей Николаевич, к.ф.-м.н., с.н.с. ИКФИА СО РАН; ПЕТРОВА Пальмира Георгиевна, д.м.н.. профессор, директор мединститута ЯГУ; СТРЕКАЛОВСКАЯ Алена Анатольевна, к.м.н., мединститут ЯГУ; МАНЫКИНА Вероника Ивановна, аспирант, ИКФИА СО РАН; ТОМСКИЙ Михаил Иннокентьевич, д.м.н., доцент, директор ЯНН СО РАМН; АЛЕКСЕЕВ Рево Захарович, д.м.н., доцент, профессор кафедры травматологии и ортопедии МИ ЯГУ.

электромагнитных параметров окружающей среды, связанное с гелиогеофизической возмушен-ностью.

К настоящему времени накоплен большой объем научной информации по данному вопросу. Однако результаты исследований отдельных авторов противоречивы. В работе (1], в которой изучалась смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, не обнаружили никакой зависимости между ежедневной смертностью и планетарной среднесуточной амплитудой вариации Ар-индекса напряженности магнитного поля Земли. В отличие от этого в [2| нашли количество поступления в клинику пациентов с заболеванием сердца пропорционально суточной сумме К-индексов

магнитной активности. Ими показано, что эта зависимость почти линейная и коэффициент корреляции равен 0.76±0.2. В работе |3) показано, что влияние геомагнитных возмущений на сердечно-сосудистую систему больного с ИБС наиболее сильно проявляется в течение первых трех суток после начала возмущения. А в [4] пришли к заключению, что динамика инфарктов не коррелирует с динамикой возмущенное™ магнитного поля Земли и наибольшее количество инфарктов случается за 9-10 суток до геомагнитного возмущения.

Таким образом, результаты исследования от-лельных авторов о реакции организма человека на гелиогеофизическис возмущения не всегда согласуются между собой. Также известно о влиянии и метеопараметров, яатяющихся составной частью гелиогеофизических параметров, на самочувствие человека [5], которое "затушевывает" непосредственное воздействие Солнца.

Цель настоящей работы заключается в поиске связи динамики заболеваний сердечно-сосуди-стой системы с конкретными физическими носителями гелиогеофизических возмущений

Экспериментальные данные и методы обработки

Сбор медицинской информации проводился по материалам скорой медицинской помощи г. Якутска. С целью изучения динамики ухудшения самочувствия людей, страдающих сердечнососудистыми заболеваниями, было обработано около 145 тысяч медицинских карт скорой медицинской помощи за 1992 и 1998 гг. Эти годы были выбраны из-за того, что они приходятся на фазы вблизи максимума (1992) и минимума (1998) 11-летнего цикла геофизической активности. Сведения о гелиогеофизической активности были получены из данных наблюдений Института космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН и мировой сети данных. В качестве характеристик солнечной активности и солнечного ветра использовались числа Вольфа (\У), солнечное радиоипуче-ние с длиной волны 10,7 см (г), рентгеновское излучение Солнца на длинах волн (0,5-8,0) нм (Х-гау$). скорость солнечного ветра (у) и плотность частиц в нем (р), напряженность межпланетного магнитного поля (компоненты Вх, Ву, В7.). В качестве геофизических параметров взяты частота высыпания энергичных электронов по регистрации поглощения космического радиошума (АП) и К-индекс геомагнитной активности.

Медицинские данные представлены тремя показателями: гипертоническая болезнь (ГБ), гипертонический криз (ГК) и больные с сердечно-

сосудистой патологией, состоящие на диспансерном учете (Д-учет).

Для исследования связи динамики обострения заболеваний у больных с сердечно-сосудистой патологией в 1992 году было отобрано 24 случая геофизических возмущений с суточным К-ин-дексом > 30. В 1998 г. таких возмущений было всего 16.

Результаты и обсуждение

С целью выявления связи гелиогеофизических возмущений с медицинскими параметрами вычислялись коэффициенты корреляции между каждым из гелиогеофизических параметров (г, X-гауБ, V, р , Вх, Ву, В7., АП, К-инлекс) и каждым из медицинских параметров (ГБ, ГК и Д-учет). Анализ показал низкие значения коэффициентов корреляции.

Результаты вычисления спектра мощности гелиогеофизических и медицинских показателей в год высокой геофизической активности (1992) приведены на рис. I. В компонентах межпланетного магнитного поля (ММП), скорости и плотности солнечного ветра наблюдается 29-31-суточная периодичность. Кроме этого, в скорости и плотности солнечного ветра имеется явно выраженная ритмичность с периодом 14 суток. В отдельных компонентах ММП эта ритмичность проявляется на уровне шума.

В солнечной активности по числу солнечных пятен (XV) наблюдается один явно выраженный период около 28 суток, соответствующий синодическому периоду вращения Солнца (Спектр не приведен на рисунке).

В параметрах геофизической возмущенности (К-индекс и авроральное поглощение космического радиошума АП, характеризующее поток высыпающихся энергичных электронов) какой-либо доминирующей периодичности нет. Примерно с равной амплитудой наблюдаются ритмические изменения с периодом 17-19, 24 и 32 суток.

В рассматриваемых медицинских показателях (ГБ, ГК и Д-учет) проявился период в 30-32 суток.

В год низкой геофизической возмущенности (1998) ритмические изменения в гелиогеофизических и медицинских показателях проявились недостаточно наглядно. Так, в показателе солнечной активности \¥ доминирует ритм с периодом 27 суток. В спектрах мощности компонент ММП доминирующим стал период 15 суток, при этом значительно уменьшилась амплитуда спектра с периодом около 30 суток. В скорости солнечного ветра и плотности частиц по-прежнему наблюдается период 29-31 суток, а в АП - 31 суток, но их амплитуда мала. В медицинских пока-

зателях наблюдаются ритмические изменения с периодом 30-32 суток, но выражены они слабо. Поскольку в год низкой геофизической возму-щенности ритмичности проявляются недостаточно наглядно, их спектры не приведены на рисунке.

Таким образом, в медицинских показателях наблюдаются одинаковые в год высокой и низкой геофизической возмущенное™ ритмические изменения с периодом 30-32 суток обращения больных в скорую помощь по поводу ГБ, ГК и состоящих на Д-учете. Однако эта периодичность в год с высокой геофизической возмущен-

ностью (1992) проявляется значительно мощнее, чем в год с низкой активностью (1998). В солнечной активности по числу пятен (\\0 доминирует периодичность около 27-28 суток в год высокой и низкой активности Солнпа. Компоненты ММП изменяются с ритмичностью около 29-31 суток. В год высокой геофизической возмущенное™ в скорости солнечного ветра и его плотности проявляется ритмичность с периодом около 14 суток. В год низкой геофизической возму-щенности такая периодичность наблюдается в ММП.

е-

О

и

б)

Период, сутки

10 30

Период, сутки

Рис. 1. а) Спектр мощное  и параметров солнечною ветра, геофюической вомущенности и медицинских покамтелей в 1992 г.; б) Проявление ритмичное|н с периодами в 30-32 и 63-64 суток

По нашему мнению, ритмические изменения параметров солнечного ветра ММП, скорости и плотности частиц солнечного ветра с периодом 29-31 суток, геофизических параметров (К-ин-декс и АП) с периодом 31-32 суток, а также медицинских показателей (ГБ, ГК, Д-учет) с периодом 30-32 суток связаны друг с другом. Точнее говоря, возмущения на Солнце, проявляющиеся в солнечном ветре и геофизических параметрах, воздействуют на больных с сердечно-сосудистой патологией, вызывая такую же периодичность их обращения за скорой медицинской помощью.

Имеющее место незначительное расхождение в периодах гелиогеофизических параметров и медицинских показателей может возникнуть из-за наложения шумовых факторов, индивидуального

времени реакции организма больного на гелио-геофизические возмущения, а также недостатка статистического материала.

Анализ обращения больных, состоящих на диспансерном учете по поводу сердечно-сосудистых заболеваний, позволил выявить наряду с 30-32-суточной ритмичностью периодичность в 63-64 суток. Эти периодичности показаны на рис. 16. Появление такой периодичности у больных можно понять, предположив, что после очередного геофизического возмущения только часть больных обращается в скорую помощь, другая часть больных, хотя и почувствовала ухудшение самочувствия, не обратилась за помощью. Эти больные, не успев восстановиться к следующему, повторяющемуся через 30-32 сугок возмущению.

пополняют список обратившихся в скорую помощь. Амплитуда спектра мощности, повторяющаяся через 63-64 суток, больше амплитуды с периодом 30-32 суток. Это может указывать на то, что большинство больных обращается за медицинской помощью в крайнем случае, тем самым усугубляя состояние своего здоровья. Проявление периодичности в 63-64 суток именно у больных, состоящих на диспансерном учете, легко понять, поскольку эта категория людей является наиболее восприимчивой к негативным внешним воздействиям. Поэтому указанные периодичности одинаково проявляются как в годы с высокой, так и в годы с низкой геофизической возмушенностью.

Отсутствие ритмичности с периодом 27-28 суток в динамике обращения в скорую помощь больных с сердечно-сосудистой патологией указывает на то, что числа Вольфа как показатель активности Солнца не являются причиной изменения геофизических параметров, влияющих на самочувствие больных.

Результаты статистической обработки геофизических и медииинских данных за 1992 г. методом наложения эпох приведены на рис. 2. По оси абсцисс отложены сутки до и после "нулевого" дня. За "нулевой" принят день наблюдения магнитного возмущения с К-индексом более 30. На рисунке он отмечен вертикальной штриховой линией. По оси ординат - количество обращений больных в медицинское учреждение.

Из рис. 2 видно, что в 1992 г. наблюдается увеличение обращений больных в скорую помощь за 2-4 суток до возмущения и через 2-4 суток после него для всех медицинских показателей. На нижней панели показана суммарная но трем медицинским показателям динамики обращения больных с сердечно-сосудистой патологией за медицинской помощью (панель ГБ+ГК+Д-учет). Видно, что количество обращений до возмущения больше, чем после возмущения. Как в том, так и в другом случае это могут быть одни и те же больные. Однако нельзя исключить и тот случай, когда часть больных реагирует на изменение электромагнитных параметров окружающей среды до возмущения, другая часть - на изменения после возмущения. Этот вопрос нуждается в специальном исследовании.

В год низкой геофизической возмущенности (1998) динамика обращения больных за медицинской помощью до и после магнитного возмущения в общих чертах сохраняется, однако эффект выражен менее отчетливо, чем в год высокой геофизической возмущенности.

С целью выявления конкретных физических параметров солнечной активности, ответственных за появление "предвозмущенного" и "после-возмущенного” максимумов, было проведено сопоставление потоков солнечных энергичных протонов, а также электромагнитного излучения различных периодов - радиоизлучения и рентгеновского излучения с медицинскими показателями. Все указанные параметры солнечной активности были обработаны методом наложения эпох. При этом за нулевой день принимались те же выбранные даты (24 события за 1992 г.), когда К-индекс превышал величину в 30 единиц. Обработанные данные солнечной активности сравнивались с обработанными таким же образом данными числа вызовов скорой помощи к больным с сердечно-сосудистой патологией. В потоках энергичных протонов не было обнаружено наличия "предвозмущенного" (за 2-4 суток до максимума в геомагнитном возмущении) и "пос-левозмущенного" максимумов. В то же время в электромагнитном излучении Солнца, т.е. в интенсивности радиоихтучения с длиной волны в 10,7 см, а также рентгеновском излучении с длиной волны (0,5-8,0) нм, которые показаны на рисунке 3, были обнаружены особенности, совпадающие с изменениями числа вызовов скорой помощи к больным с сердечно-сосудистой патологией. Как видно из этого рисунка, и в радио-ихтучении и в рентгеновском излучении существует максимум, приблизительно совпадающий с "предвозмущенным" максимумом в медицинских показателях. Кроме того, в рентгеновском ихту-

-6-4 -2 0 2 4 6 Сутки

Рис. 2. Динамика обращения больных в скорую помощь в 1992 г. в связи с геофизическими возмущениями. а - среднее квадратическое отклонение

”Д"-уч

ГБ+ГК+"Д"-уч

чении присутствует максимум в 0 лень, а также на третий день после геомагнитного возмущения, который совпадает с "послевозмущенным" максимумом.

Известно, что метеорологические параметры также оказывают влияние на самочувствие больных с сердечно-сосудистой патологией. Поэтому было проведено сравнение метеорологических параметров - приземных влажности, скорости ветра, давления и температуры с количеством вызовов скорой помощи. Метеопараметры были обработаны с помощью вышеописанного метода наложения эпох. При этом использовались данные относительной влажности, пересчитанной в абсолютные величины, и температуры с устраненными сезонными трендами. Обработанные метолом наложения эпох данные ириземной скорости ветра, влажности и температуры не показали явного подобия с числом вызовов скорой помощи к больным с сердечно-сосудистой патологией.

В то же время максимальные значения величин абсолютного приземного давления хорошо совпали с обострениями сердечно-сосудистых заболеваний.

Совпадение изменений приземного давления и обращения больных в скорую помощь относительно геомагнитных возмущений также представлено на рисунке 3.

*Ф-ит-£пц

Сутки

Рис. 3. Динамика изменения рентгеновского и радиоизлучений Солнца, приземного давления и обращения пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями в скорую помощь относительно геофизических возмущений

В некоторых исследованиях, посвященных выявлению связи метеопараметров со здоровьем человека, упоминалось о том, что на организм человека оказывает влияние не сама абсолютная величина того или иного метеопараметра, а их изменения (градиент). Поэтому в своем исследовании мы проверили такое предположение, но не обнаружили какой-либо значимой связи.

В работе |6| при исследовании реакции больных с сердечно-сосудистой патологией на очень мощное гелиогеофизическое возмущение октября-ноября 2003 года было показано, что, в отличие от больных с гипертонической болезнью и гипертоническим кризом, у больных с инфарктом миокарда и острым нарушением мозгового кровообращения (инсультом), кроме "предвозму-шенного" и "послсвозмушенного" максимумов, присутствовал максимум и в момент геомагнитного возмущения (0 день). На рисунке 4 показана реакция больных с сердечно-сосудистой патологией на возмущение октября-ноября 2003 гола. Сравнение этого рисунка со статистическим распределением рентгеновского излучения Солнца, изображенного на рисунке 3, показывает подобие временного хода, состоящего из трех максимумов.

Октябрь Ноябрь

Рис. 4. Динамика обращения больных в скорую медицинскую помощь г. Якутска во время геофизического возмущения 29 октября 2003 г.

Огличие реакции больных с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями на гелиогео-физическую возмушенность, а также совпадение изменений самочувствия больных с инфарктом миокарда и инсультом с вариациями рентгенов-

. 1005.0-

| 1002,5-9 я 4 “1000.0-

•1(Г-22 \У*тл-2*Шл-1

1992 год

ского излучения Солнца, возможно, свилетсль-ствует о различном отклике больных с отличающимися сердечно-сосудистыми заболеваниями на гелиогеофизическое возмущение.

Приведенные выше результаты анализа показали, что динамика изменения амплитуд солнечного электромагнитного излучения и абсолютных значений приземного давления совпадает с динамикой изменения обращения больных с сер-дечно-сосудистой патологией в медицинские учреждения. Поэтому необходимо провести дополнительное исследование с целью обнаружения отдельного вклада электромагнитных излучений Солнца и приземного давления в обострение сердечно-сосудистых заболеваний.

Выводы

1. Результаты статистического анализа динамики обращений пациентов за медицинской помощью по поводу ГБ, ГК и состоящих на Д-учете в год высокой геофизической возмущенное™ показывают отчетливую реакцию больных на гелиогеофизическое возмущение. Обнаружено, что в распределении обращений пациентов присутствуют два максимума, один из которых опережает геомагнитное возмущение на 2-4 суток (предвозмущенный), а второй отстает на 2-4 суток (послевозмущенный). В год низкой геофизической возмушенности реакция больных на гелиогеофизическое возмущение выражена подобным образом, но менее отчетливо. Обнаружение "предвозмущенного” и "послевозмущенного" эффектов позволило понять низкие значения коэффициента корреляции, получаемые при прямом сопоставлении гелиогеофизических и медицинских показателей.

2. Обнаружено, что динамика изменения солнечного электромагнитного ихтучения (радиоизлучение и рентгеновское излучение Солнца) и приземного давления совпадает в целом с дина-

микой изменения обращения больных с сердечно-сосудистой патологией в медицинские учреждения.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (гранты 06-05-96034, 06-05-64225. 07-02-01405) и Программы фундаментальных исследований Президиума РАН №16. Часть 3.

ЛИТЕРАТУРА

1. Lipa B.C., Sturrock Р.А., Rogot 0. Search for correlation between geomagnetic disturbances and mortality // Nature. - 1976.

- V. 259. - P. 302 - 304;

2. Strivastova B., Subhash S. Geomagnetic-biological correlation. Some new results 11 Indian J. Radio and Space Phys. - 1976.

- V. 9. - P. 121 - 126.

3. Гурфинкель Ю.И., Митрофанова F..B., Митрофанова T.A., Канониди Х.Д. Влияние геомагнитных возмущений на острую сердечно-сосудистую патологию // Международная Крымская конференция "Космос и биосфера" 28 сентября -4 октября 2003. - Партенит, - Крым, - Украина. - Тезисы докладов. - 2003 - С. 12.

4. Несмеянович Э.И., Ьука,юв А.В. О некоторых аспектах связи солнечной активности с состоянием здоровья человека, в частности - с динамикой острого инфаркта миокарда // Международная Крымская конференция "Космос и биосфера" 28 сентября - 4 октября 2003. - Партенит. - Крым, - Украина. - Тезисы докладов. - 2003. - С. 105.

5. Гуляева T.J1. Летальные проявления метеорологических и космических факторов // Биофизика. - М.: Наука. - 1998.

- Т. 43. - Вып. 5. - С. 833 - 839;

6. Samsonov S.N., Sokolov V.D., Strekalovskaya A.A., Petrova P. G. On the relationship of cardiovascular disease exacerbation to hclio-gcophysical disturbances // XXVI1 Annual Seminar "Physics of auroral phenomena”. Proc. XXVII Annual Seminar, Apatity, - 2004. - P. 134 - 137.

УДК 616-092+574.5 572.1/.4

Эколого-физиологическое обоснование формирования функциональных резервов у коренных жителей Республики Саха

Н.В. Борисова, П.Г. Петрова

В результате исследования установлено, что значения напряжения углекисюго газа в капиллярной крови у обследуемых ниже зимой, а уровень СОг в атмосферном воздухе - летом. Выявлено, что частота сердечных сокращений и минутный объем дыхания у обследуемых достоверно выше зимой, а частота

БОРИСОВА Наталья Владимировна, к.м.н., доцент, зам. директора по учебной работе медицинского института ЯГУ; ПЕТРОВА Пальмира Георгиевна, д.м.н., профессор, директор медицинского института ЯГУ.