Биоинформационный анализ сочетанного биотропного воздействия на организм человека атмосферных и территориальных магнитных аномалий

3. Талашов, К.Л. Проблемы оснащения лечебных учреждений Российской Федерации современным медицинским оборудованием / К.Л. Талашов, Н.И. Вишняков // Экология человека.-

2005.- № 6.- С. 52-55.

COMPUTER-BASED SYSTEM IN EFFECTIVENESS INCREASE OF FUNCTIONAL MEDICAL EQUIPMENT

S.V. KRASILNIKOV, N.I. VISHNYAKOV, A.G. KUZMIN,

N.A. MARTYNOVA, T.A. YERMOLINA

Arkhangelsk Municipal Hospital #1,

St. Petersburg Medical University after Academician I.P. Pavlov Vologda Regional hospital #1 Northern Arctic Federal University, Arkhangelsk

The article presents the results of computer-based system application dealing with technical and metrological medical equipment registration. The examples of computer-based system's working windows are given.

Key words: hospital hardware technique, databases, public health service computerization, medical equipment.

УДК 612.014.426/.447

БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ СОЧЕТАННОГО БИОТРОПНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА АТМОСФЕРНЫХ И ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ АНОМАЛИЙ

В.А. КАРПИН, О.Е. ФИЛАТОВА*

Целью настоящего исследования явилось изучение с применением современных биоинформационных методов сочетанного биопато-генного воздействия атмосферных и геологических магнитных аномалий на организм человека на территории Ханты-Мансийского автономного округа-Югры. Анализ полученных данных показал достоверное ухудшение течения хронических заболеваний внутренних органов среди резидентов, проживающих над локальными разломами земной коры, по сравнению с остальной территорией города. Выявлено существенное усиление биопатогенного эффекта магнитных бурь в местах локальных разломов земной коры по сравнению со сплошным массивом.

Ключевые слова: магнитные бури, локальные разломы земной коры, хронические заболевания, биотропные эффекты.

Магнитобиология представляет собой новую синтетическую область знаний, возникшую на рубеже XX-XXI веков. Опыт проводимых наблюдений показал, что различные атмосферные геомагнитные аномалии, связанные с солнечной активностью, представляют определенную угрозу для здоровья людей, являясь не менее существенным экологическим фактором, чем атмосферное давление, температура и влажность атмосферного воздуха. Экологическая значимость естественных магнитных полей малой интенсивности стала предметом специального изучения [2].

Г еомагнитные флуктуации являются не столько причинным фактором развития патологических процессов в человеческой популяции, сколько фактором риска развития болезненных состояний, усугубляя уже имеющиеся морфофункциональные нарушения органов и систем организма. У здоровых людей во время геомагнитных бурь наблюдалось снижение работоспособности и изменение поведенческих реакций. У больных эти воздействия приводили к более серьезным последствиям: возникновению гипертонических кризов, инсультов, возрастанию симптомов ишемии миокарда и т.д. [1,3,9,10].

В последние годы в научной литературе стали появляться сведения о том, что состояние здоровья населения определяется не только биопатогенным действием экстремальных климатических, техногенных и гелиогеомагнитных факторов окружающей среды, но и наличием геологических неоднородностей земной коры. В результате многолетних наблюдений отмечено неблагоприятное влияние этих зон на живые организмы, что послужило основанием для их выделения в так называемые «геопатогенные зоны». В ряде исследований отмечено негативное влияние этих зон на биообъекты, в том числе на здоровье людей, проживающих в местах геологических неоднородностей земной коры. Наиболее изученными являются энергетические свойства тектонических нарушений. Индикаторами разломов в геофизических полях являются магнитные аномалии. Этот вопрос особенно актуален для северных регионов, так как здесь существует близость маг-

* Сургутский государственный университет, 628412, Тюменская область, г. Сургут, пр. Ленина, 1

нитного полюса Земли, усиливающая этот эффект [11]. Авторами рассматривались зоны, которые генетически связаны с геодина-мической структурой земной коры и ее важнейшими элементами - разломными зонами, под которыми понимаются наиболее мобильные, энергоемкие и самые ослабленные части земной коры. Именно с этими геодинамическими зонами связан основной перенос энергопотоков в недрах Земли. Геофизические магнитные поля, создаваемые зонами тектонических нарушений и другими неоднородностями литосферы, формируют очаги повышенной заболеваемости и проявления функциональных расстройств живых организмов, в частности, воздействуют на нервную, сердечно-сосудистую систему, кроветворение, психику [12]. Показано, что показатели заболеваемости населения, проживающего в зонах геоэкологического риска (ишемическая болезнь сердца, артериальная гипертензия, язвенная болезнь, пневмония, сахарный диабет и др.), а также среднегодовой обращаемости за скорой медицинской помощью выше, чем в «нейтральных» зонах [5-8].

Суммируя вышеизложенное, необходимо признать, что геопатогенные зоны представляют собой участки земной поверхности различной протяженности, длительное нахождение в которых приводит к нарушению здоровья и развитию заболеваний. Очевидна актуальность и необходимость поиска, индикации подобных зон. С другой стороны, не меньший интерес представляет изучение сочетанных биопатогенных эффектов магнитных бурь в зонах геологической неоднородности земной коры. Подобных комплексных исследований в доступной нам литературе мы не обнаружили.

Цель исследования - выявить современными методами биоинформационного анализа особенности сочетанного биопато-генного воздействия на организм человека атмосферных и территориальных магнитных аномалий в особых экологических условиях Югры.

Материалы и методы исследования. Г еопатогенные зоны

были обозначены нами как локальные разломы земной коры (ЛРЗК). На протяжении 8 лет изучались особенности геомеха-нических свойств и физических полей над ЛРЗК на территории г. Сургута [5]. Эти участки представляют собой геологические структуры, которые проявляются в геологическом пространстве как локальные разломы с присущими им особыми геологическими и геофизическими свойствами. В процессе изучения магнитного поля одновременно над ЛРЗК и над сплошным массивом применяли методику измерений с помощью протонного магнитометра ММП-203 и векторного магнитометра ДВМ на базе квантового магнитного датчика магнитометра ММП-303 серийного производства. Для оценки магнитного поля использовали расчетную величину модуля магнитного поля (в нТл) одновременно над ЛРЗК и над сплошным массивом.

Анализ реакции геомагнитного поля на гелиогеомагнитные возмущения над ЛРЗК и сплошным массивом выполняли с использованием данных об изменении геомагнитного поля, полученных в обсерватории г. Иркутска и приведенных к системе г. Сургута. Нормальные значения элементов магнитного поля вычисляли по модели Международного эталонного геомагнитного поля ЮКР2000, минутные цифровые данные получали по сети Шетй из центра «Интермагнет» в Эдинбурге. Изучали особенности вариаций геомагнитного поля над ЛРЗК и сплошным массивом. Все материалы по состоянию геомагнитного поля в регионе за изучаемый период времени предоставлены Сургутским городским ОАО «Экогеос».

Параллельно изучали при пятилетнем мониторировании особенности течения распространенных сердечно-сосудистых заболеваний среди жителей г. Сургута - крупнейшего административно-промышленного центра Ханты-Мансийского автономного округа-Югры (300 тыс. жителей), постоянно проживающих по данному адресу не менее пяти лет. Изучалась адресная среднегодовая частота обращаемости за медицинской помощью пациентов в зависимости от места их постоянного проживания на изучаемой территории - над ЛРЗК или над сплошным массивом. Расчеты проводились с учетом площади изучаемой территории и плотности населения (на 1000 населения и на 1 км2 территории). Всего за 5-летний период времени была проанализирована медицинская документация 6932 больных с изучаемыми сердечнососудистыми заболеваниями (стенокардия, инфаркт миокарда, гипертоническая болезнь, острое нарушение мозгового кровообращения) в возрасте 30-59 лет. Отмечалось явное преобладание лиц мужского пола среди больных стенокардией (в 2 раза) и ин-

фарктом миокарда (в 2,8 раза); женщины преобладали среди больных гипертонической болезнью (в 1,2 раза).

Кроме того, изучали сравнительную среднемесячную адресную частоту обращаемости в специализированные отделения больных острым коронарным синдромом (ОКС) и острым нарушением мозгового кровообращения (ОНМК), проживающих над ЛРЗК и над сплошным массивом, в периоды магнитных бурь и в «магнитоспокойные» периоды. Для этого рассчитывали среднемесячное количество дней с магнитными бурями (так называемый «коэффициент геомагнитной активности» - КГМАдн), а также так называемый «коэффициент обращаемости»» (КО) - среднемесячное число обратившихся больных на 1000 населения, проживающего в исследуемой зоне, и на 1км2 исследуемой территории.

В системном анализе существуют различные методы моделирования, выбор которых в значительной мере определяется постановкой задач. В данном исследовании территориальной антропоэкологической системы не ставилась задача интегрального изучения множества взаимосвязей в системе «человек-окружающая среда», а лишь одного существенного ее компонента, а именно влияния локальных разломных геомагнитных аномалий на сердечно-сосудистую систему населения в черте города. Кроме того, это воздействие относительно стабильно во времени, если не считать периоды геомагнитных бурь. Подобные узкие аналитические границы не позволяют в полной мере использовать возможности математического моделирования. С нашей точки зрения, в такой ситуации наиболее оптимальной компонентной статической моделью системного анализа является медико-географическое картографирование. Использование этой модели включало несколько этапов:

1. Создание пространственной карты ЛРЗК на территории г. Сургута.

2. Создание банка данных по заболеваемости населения от сердечно-сосудистых заболеваний.

3. Создание картограммы адресной частоты сердечнососудистой заболеваемости населения.

4. Совмещение картограммы изучаемой заболеваемости с картограммой ЛРЗК, позволяющее выявить причинноследственные связи между изучаемыми параметрами.

Статистическая обработка материала производилась методом вариационной статистики с использованием критерия Стью-дента, позволяющего оценивать достоверность различия между изучаемыми параметрами, которое мы оценивали следующим образом. Дело в том, что классический метод здесь оказался неприемлемым, так как исходным статистическим материалом было только процентное соотношение частоты случаев заболеваемости населения, проживающего над ЛРЗК и над сплошным массивом. Поэтому средняя ошибка средней арифметической рассчитывалась по методу И.С. Случанко (1986): т = х6 , где:

Р - процентный показатель, Q - 100% - Р, N - число наблюдений.

Различие между изучаемыми параметрами оценивали как достоверное при Р<0,05.

Экологическая обусловленность специфики заболеваемости населения может быть раскрыта с помощью метода корреляционного анализа, который подтверждает наличие связи между средовыми факторами и соответствующими нозологическими формами. Для определения тесноты и достоверности связи между частотой обострений хронических сердечно-сосудистых заболеваний и динамикой гелиогеомагнитных аномалий применяли критерий ранговой корреляции Спирмена (г8). Последний, по нашему мнению, является в данном случае более корректным статистическим методом, чем критерий линейной корреляции Пирсона: это непараметрический метод - он не требует нормального распределения анализируемых данных, а также линейной зависимости между ними.

Обработка данных производилась с использованием оригинальной компьютерной программы «Идентификация параметров аттракторов поведения вектора состояния биосистем в т-мерном фазовом пространстве» [4], предназначенной для использования в научных исследованиях систем с хаотической организацией. Программа позволяет представить и рассчитать в фазовом пространстве с выбранными фазовыми координатами параметры аттрактора состояния динамической системы.

Результаты и их обсуждение. На территории г. Сургута выявлено 18 ЛРЗК, занимающих 39,3% городской территории, которые на поверхности земли проявляются леаниментами (рис. 1).

Рис. 1. Карта локальных разломов земной коры на территории г. Сургута

В результате исследования неоднородности геомагнитного поля на территории города Сургута было установлено, что величины магнитного поля над ЛРЗК и над сплошным массивом существенно отличались. Над всеми 18 ЛРЗК наблюдались полосовые аномалии магнитного поля. Модуль вектора магнитного поля Б над ЛРЗК оказался существенно выше, чем над сплошным массивом. Средние его значения составляли над ЛРЗК 420,14+88,59 нТл, над сплошным массивом - 249,45+97,82 нТл (Р<0,001).

Реакция аномального геомагнитного поля ЛРЗК на гелиоге-омагнитные возмущения также проявлялась в виде вариаций. Во время вариаций геомагнитного поля Земли, являющихся откликом на солнечные возмущения, максимальные амплитуды вариаций вертикальной Ъ составляющей геомагнитного поля фиксировали в пункте над ЛРЗК. Они составляли величины, в 6-12 раз большие, чем над сплошным массивом.

Сравнительный дифференцированный пространственный анализ сердечно-сосудистой заболеваемости населения в зависимости от места проживания на территории города показал следующее. Выявлено существенное преобладание частоты обращаемости (табл. 1 ) по изучаемым сердечно-сосудистым заболеваниям (в 1,4 раза) среди резидентов, проживающих в зонах локальных разломов земной коры, по сравнению с пациентами, постоянно проживающими над сплошным массивом (Р<0,001).

Таблица 1

Показатели изученных геомагнитных полей и сравнительная среднегодовая адресная частота обращаемости наблюдаемых больных

Показатель над ЛРЗК Показатель над сплошным массивом Р

Модуль вектора магнитного поля (нТл) 420,14±88,59 249,45±97,82 < 0,001

Заболевание:

ИБС: стенокардия 1.088 ± 0.001 0.770 ± 0.0004 < 0.001

ИБС: инфаркт миокарда 0.201 ± 0.002 0.140 ± 0.001 < 0.001

Гипертоическая болезнь 0.541 ± 0.002 0.405 ± 0.001 < 0.001

ОНМК 0.309 ± 0.002 0.207 ± 0.001 < 0.001

Примечание: р - достоверность различия между показателями над ЛРЗК и сплошным массивом.

Детальный анализ по каждой нозологической форме также с высокой степенью достоверности подтвердил явное преобладание среди пациентов, проживающих в местах локальных разломов городской территории, причем первое место по частоте преобладания занимало острое нарушение мозгового кровообращения (в

1,5 раза), второе место в равной степени - случаи стенокардии и инфаркта миокарда (в 1,4 раза); на третьем месте находились больные с обострением гипертонической болезни (в 1,3 раза).

Изучение биопатогенного влияния локальных магнитных аномалий страдает явной незавершенностью без учета влияния на выявленную адресную динамику сердечно-сосудистой заболеваемости населения периодических гелиогеомагнитных возмущений. A priori можно предположить, что в эти периоды следует ожидать существенного усиления негативного влияния разлом-ных геомагнитных полей на человеческий организм. С целью доказательства возникшей гипотезы была предпринята попытка

дифференцированного изучения возможных изменений динамики течения сердечно-сосудистой патологии в зонах ЛРЗК и над сплошным массивом в зависимости от периодических гелиогеомагнитных возмущений. Полученные данные представлены в табл. 2.

Таблица 2

Сравнительная среднемесячная частота обращаемости больных ОКС и ОНМК, проживающих над ЛРЗК и над сплошным массивом, в различные периоды геомагнитной активности

месяц Среднемесячное количество дней с магнитными бурями Диагноз

ОКС ОНМК

ЛРЗК сплошной массив ЛРЗК сплошной массив

январь 16,8 0,030 0,023 0,007 0,006

февраль 14,2 0,028 0,021 0,007 0,005

март 20,8 0,030 0,021 0,008 0,004

апрель 16,8 0,026 0,021 0,006 0,004

май 17,6 0,023 0,015 0,004 0,003

июнь 10,2 0,016 0,012 0,004 0,003

июль 8,8 0,010 0,008 0,004 0,003

август 8,2 0,011 0,009 0,004 0,003

сентябрь 18 0,011 0,009 0,003 0,002

октябрь 21,4 0,021 0,012 0,005 0,003

ноябрь 14,4 0,028 0,019 0,006 0,003

декабрь 11,2 0,021 0,011 0,005 0,003

Из таблицы видно явное преобладание в периоды повышенной геомагнитной активности адресной частоты обращаемости больных ОКС И ОНМК, проживающих над ЛРЗК. Статистический анализ подтвердил достоверность различия между изучаемыми показателями (Р < 0,05 и Р < 0,01 соответственно).

Изучение параметров квазиаттракторов адресной частоты обращаемости больных изучаемыми сердечно-сосудистыми заболеваниями в различные периоды геомагнитной активности (рис. 2) показало больший объем фазового пространства при случаях ОКС и ОНМК над ЛРЗК. Увеличение общего объема фазового пространства вектора параметров квазиаттракторов адресной частоты обращаемости больных над ЛРЗК (уХ=1,32х10-3) по сравнению с таковой у проживающих над сплошным массивом (уХ=0,79х10-3) в 1,7 раза свидетельствует о повышении хаотичности, т.е. о нестабильности биологической динамической системы (в нашем случае организм жителей данных популяций г. Сургута), снижении ее устойчивости.

ЛРЖ Схяопгеон массив

Количество измерений N = 12 Размерность фазового пространства = 3 Количество изхеревзш N = 12 Размерность фагового пространства = 3

toie[vaIXO= 13,20 btervalXl- 0,020 InrervaIX2= 0,005 Ai>mmenySO= 0,0051 AçymmetryXl= 0,0625 А»ушшмгуХ2= 0.0500 IniervalX0= ШО LsterralXl= 0.0150 brarvaIX2= 0,0040 АзушшеПуХО= 0,0051 АзушшеОуХ 1= 0,0278 AsyaimenyX2= 0,1250

Greaeiïl asymmetry value rX = 0,0647 General V vaine vX = 0,001320 General asymmetry value iX = 0,0667 General V value vX=0,000752

Примечание. X0 - гесяагаигаая актива ость, XI -частота ОКС, X2 - частота ОНМК. Примечание. X0 - геохагаитгаа активность, XI - частота ОКО, Х2 - частота ОНМК.

U:- : ч ! i=ÿ J'i \у-/ ': : W

Рис. 2. Параметры квазиаттракторов адресной частоты обращаемости больных ОКС и ОНМК в различные периоды гелиогеомагнитной активности

Таким образом, эпидемиологическое исследование сравнительной частоты основных нозологических форм сердечнососудистой заболеваемости населения г. Сургута показало практически однонаправленные результаты - статистически достоверное преобладание отрицательной динамики течения сердечнососудистых заболеваний среди резидентов, проживающих в местах ЛРЗК по сравнению с пациентами, проживающими на остальной территории города. Стереотипность выявленных изменений позволяет предположить наличие общего причинного

фактора - биопатогенного воздействия локальных геомагнитных аномалий, проявляющегося определенными кардиогемодинами-ческими нарушениями.

Литература

1. Агаджанян, Н.А. Экология человека / Н.А. Агаджанян, И.И. Макарова.- 2005.- №9.- С. 3-9.

2. Бинги, В.Н. Успехи физических наук / В.Н. Бинги,

A.В. Савин.- 2003.- №3.- С. 265-300.

3. Бреус, Т.К. Природа / Т.К. Бреус, С.И. Рапопорт.- 2005.-№9.- С. 54-62.

4. Программа идентификации параметров аттракторов вектора поведения биосистем в m-мерном фазовом пространстве /

B.М. Еськов [и др.]// Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006613212, РОСПАТЕНТ.- Москва,

2006.

5. Кострюкова, Н.К. Локальные разломы земной коры-фактор природного риска / Н.К. Кострюкова, О.М. Кострюков.-М., 2002.

6. Кострюкова, Н.К. Современные наукоемкие технологии / Н.К. Кострюкова, В.А. Карпин.- 2005.- № 5.- С. 26-31.

7. Кострюкова, Н.К. Экологический вестник Югории / Н.К. Кострюкова, В.А. Карпин, Ю.Г. Бурыкин.- 2008.- Т.5, №2.-

C. 11-21.

8. Марченко, Ю.Ю. Гелиогеофизические факторы и здоровье человека: Матер. Международ. Симпозиума / Ю.Ю. Марченко, Г.А. Мамаев.- Новосибирск, 2005.- С. 32-33.

9. Хаснулин, В.И. Медико-экологические основы формирования, лечения и профилактики заболеваний у коренного населения Ханты-мансийского автономного округа / В.И. Хаснулин.- Новосибирск, 2004.- С. 15-23.

10. Хаснулин, В.И. Экология человека / В.И. Хаснулин, А.В. Хаснулина, И.И. Чечеткина.- 2009.- №6.- С. 26-30.

11. Чистова, З.Б. Экология человека / З.Б. Чистова, Ю.Г. Кутинов.- 2006.- №1.- С. 32-37.

12. Шитов, А.В. Гелиогеофизические факторы и здоровье человека: Матер. Международ. Симпозиума / А.В. Шитов.- Новосибирск, 2005.- С. 70-71.

BIOIFORMATION ANALYSIS OF THE ATMOSPHERIC AND

GEOLOGICAL MAGNETIC ANOMALIES COMPLEX BIOTIC INFLUENCE ON THE HUMAN ORGANISM

V.A. KARPIN, O.E. FILATOVA Surgut State University

Aim of this research is the discovery of the atmospheric and geological magnetic anomalies complex biotic influence on the human organism on the territory of town Surgut (Khanti-Mansijskij autonomous district-Jugra) by the modern bioinformation methods. Analysis of received facts has showed reliable aggravation of course of chronic internal diseases amongst of residents living on the earth crust local faults territory comparatively to the rest town regions. There is the biotic effects magnetic storms considerable intensification in the earth crust local faults territory.

Key words: magnetic storms, earth crust local faults, chronic diseases, biotic effects.