Исследование связи между состоянием геомагнитного поля и обострением сердечно-сосудистых заболеваний

УДК 51-76: 613.1 + 519.237.8

В.В. Журавлева

Исследование связи между состоянием геомагнитного поля и обострением сердечно-сосудистых заболеваний

V.V. Zhuravleva

Investigation of the Relationship between the State of the GMF and the Exacerbation of Cardiovascular Disease

Исследуется связь между состоянием геомагнитного поля и обострением сердечно-сосудистых заболеваний по данным службы «скорой помощи» и значениям аа-индексов геомагнитной активности. Ключевые слова: геомагнитные индексы, сердечнососудистые заболевания, кластерный анализ.

The article investigates the relationship between the geomagnetic field and the aggravation of cardiovascular disease according to the ambulance and aa-index of geomagnetic activity.

Key words: geomagnetic indexes, cardiovascular disease, cluster analysis.

Существует множество процессов и явлений на Земле (метеорологических, гидрологических, биологических, медицинских), для которых связь с солнечной деятельностью пока неясна из-за ее сложности. При этом влияние солнечной активности на глобальные планетарные процессы бесспорно. Солнце оказывает воздействие на атмосферу Земли и геомагнитное поле, изменяя тем самым окружающую среду для живых организмов, населяющих планету. Геофизические факторы среды являются одними из основных, воздействующих на жизнедеятельность организмов и экосистем.

Работы последних десятилетий показывают, что гелиогеофизические и метеорологические факторы способны отягощать течение сердечно-сосудистых заболеваний и считаются одной из ведущих причин в развитии осложнений этих, а также и других заболеваний [1-3]. Необходимо отметить, что у представителей разных направлений естествознания имеются различные точки зрения по поводу влияния солнечной активности на состояние сердечно-сосудистой системы. Существование противоречивых мнений иллюстрирует сложность оценки влияния различных факторов на человеческий организм. Установлено, что ряд факторов обладает эффектом суммации, причем значимость этих факторов может варьировать в конкретных условиях окружающей среды.

Цель данной работы - исследование связи между обострением сердечно-сосудистых заболеваний и состоянием геомагнитного поля, числовой характеристикой которого естественно принять геомагнитные индексы. Величина, выражающая степень

возмущенности геомагнитного поля за определенный промежуток времени при взаимодействии корпускулярного излучения Солнца с магнитосферой Земли, называется геомагнитной активностью [4]. Количественной мерой геомагнитной активности являются ее индексы, которых существует более двух десятков. Классические индексы геомагнитной активности делят на три группы:

- индексы локальной геомагнитной возмущен-ности;

- индексы планетарной геомагнитной возму-щенности;

- индексы геомагнитной возмущенности от источников.

Наиболее удобным для настоящего исследования является планетарный аа-индекс, который был введен с целью получения однородного ряда индекса планетарной возмущенности за максимально возможный интервал времени.

Анализируемые исходные данные представлены в виде таблицы, где строки соответствуют дням, а столбцы - временным рядам: из них восемь рядов значений аа-индексов геомагнитной активности (определенных за 3-часовые интервалы) и ряд значений количества вызовов «скорой помощи» за сутки. Динамика обострения сердечно-сосудистых заболеваний определяется по данным городской службы «скорой помощи» Барнаула.

По таблице эмпирических данных в целом не удалось обнаружить корреляционной связи количества вызовов «скорой помощи» со значениями аа-индексов [5]. Соответствующие коэффициенты кор-

* Работа выполнена при финансовой поддержке ведомственно-аналитической программы «Развитие научного потенциала Высшей школы 2009-2011 гг.» (проект №2.2.2.4/4278).

Исследование связи между состоянием геомагнитного поля.

реляции равны нулю даже с учетом возможных временных сдвигов.

При простой группировке данных по дням недели обнаружилось наличие слабой связи различной направленности в разные дни недели. Исключение составила группа «пятница», в которой была установлена средняя положительная связь (коэффициент корреляции равен 0,35 на уровне значимости 0,05).

Большой разброс значений коэффициента парной корреляции между индексами аа и количеством вызовов в различные месяцы (табл.) позволил сделать предположение о том, что искомая связь может быть различной в дни, характеризующиеся разной динамикой индекса аа. Серым цветом в таблице выделены ячейки со значимой величиной коэффициента корреляции.

Коэффициенты корреляции количества вызовов «скорой помощи»

(по сердечно-сосудистым заболеваниям) со значениями аа-индекса геомагнитной активности

Корреляция аа-индексов с количеством вызовов «скорой помощи»

аа\ аа2 аа3 аа4 аа5 аа6 аа7 аа8 аа-ср Амплитуда

Январь 0,43 0,02 0,01 0,09 -0,16 -0,06 -0,11 0,07 0,07 0,05

Февраль -0,18 -0,28 -0,36 -0,42 -0,41 -0,31 0,08 -0,02 -0,32 -0,24

Март 0,00 0,07 -0,10 -0,09 0,13 0,29 0,04 -0,21 0,03 -0,23

Апрель -0,34 -0,56 -0,36 -0,45 -0,41 -0,44 0,05 -0,15 -0,40 -0,03

Май 0,13 0,06 0,37 0,05 0,21 -0,24 -0,12 -0,25 0,02 0,19

Июнь -0,16 0,20 -0,19 -0,26 0,08 -0,22 -0,38 -0,45 -0,27 -0,07

Июль -0,05 -0,26 -0,18 -0,24 -0,37 -0,15 -0,27 -0,28 -0,29 -0,40

Август 0,25 0,24 -0,24 -0,08 -0,20 -0,42 -0,19 0,06 -0,09 -0,05

Сентябрь 0,19 0,21 0,23 0,07 0,00 -0,19 0,16 0,06 0,16 0,08

Октябрь 0,44 0,42 0,30 0,35 0,22 0,16 0,31 0,37 0,42 0,32

Ноябрь -0,18 0,31 0,22 0,14 -0,34 -0,36 0,29 -0,21 -0,18 -0,09

Декабрь -0,15 0,24 0,41 0,38 -0,37 -0,18 0,11 -0,43 0,15 0,12

Применение методов кластерного анализа позволило выделить в отдельную группу дни с высоким средним значением индекса аа и большой амплитудой. Это кластер 3 на рисунке, где изображена суточная динамика средних для кластеров значений аа-индекса (данный кластер обнаруживается несколькими методами при разделении исходных данных на разное число классов). Динамика аа-

индекса в «хорошем» третьем кластере характерна для начала геомагнитной бури. Установлено, что дни, вошедшие в «хороший» кластер, характеризуются сильной корреляцией между количеством вызовов по обострениям сердечно-сосудистых заболеваний и значениями индекса аа в отдельных временных интервалах (значения коэффициента корреляции от 0,6 до 0,9).

Динамика средних значений аа-индекса геомагнитной активности в разных кластерах

Для других выделенных кластеров такая корреляция значительно ниже либо отсутствует. Это объясняется тем, что в дни со спокойной геомагнитной обстановкой или умеренной бурей на состояние организма человека более сильное влияние оказывают другие факторы окружающей среды (температура воздуха, давление), что убедительно доказано в работах [2-3].

Следует полагать, что в дни геомагнитных бурь влияние различных факторов суммируется, поэтому

на следующих этапах исследования планируется изучить совместное воздействие геомагнитного поля и метеофакторов на обострение сердечно-сосудистых, неврологических и иных заболеваний. Окончательной целью является разработка модели прогноза обострений сердечно-сосудистых и иных заболеваний, которая могла бы эффективно использоваться сотрудниками службы скорой медицинской помощи при планировании работы данной службы.

Библиографический список

1. Нуждина М.А. Влияние природных факторов на возникновение сердечно-сосудистых заболеваний // Биофизика. - 1998. - Т. 43, вып. 4.

2. Алябина О.В., Васильев В.П., Максимов А.В. Влияние климатических факторов на обострение артериальной гипертензии жителей города // Известия АлтГУ. - 2007. -№3(55).

3. Алябина О.В., Васильев В.П., Максимов А.В., Харламова Н.Ф. Изучение взаимосвязи между обострениями сердечно-сосудистых заболеваний, метеофакторами и

солнечной активностью // Известия АлтГУ. - 2007. -№3(55).

4. Заболотная Н.А. Индексы геомагнитной активности: справ. пособие. - 2-е изд. - М., 2007.

5. Журавлева В.В., Егошин А.В. Применение кластерного анализа для обнаружения влияния геомагнитного поля на обострение сердечно-сосудистых заболеваний // Материалы 13-й региональной конференции по математике. - Барнаул, 2010.