Исследование параметров космической погоды, воздействующих на сердечно-сосудистую систему человека в высоких широтах

Данная работа посвящена проблеме изучения влияния геомагнитной активности на сердечно-сосудистую систему человека на территории г. Якутска. В ходе исследования были использованы статистический анализ для обработки медицинских данных и спектрально-временной анализ данных геомагнитной активности и числа вызовов скорой помощи к больным с сердечно-сосудистыми заболеваниями в фазе роста (2011 г.) 11-летнего цикла солнечной активности. Проведенное исследование и полученные при этом результаты подтверждают необходимость дальнейшего изучения влияния факторов космической погоды на здоровье человека.

Ключевые слова: геомагнитная возмущенность, локальный К-индекс, сердечно-сосудистая система человека.

Мы не можем изучать организм как нечто обособленное от внешней среды –от Земли до космоса, ибо живой организм не существует в отдельности, вне этой среды, и все его функции непрерывно связаны с нею.

А. Л. Чижевский

Космическая погода — это совокупность факторов, определяющих электромагнитную и радиационную обстановку в околоземном космическом пространстве. Основным фактором, существенно влияющим на состояние околоземного космического пространства, является солнечная активность. Изменение солнечной активности приводит к изменению условий в магнитосфере и ионосфере Земли, которые могут повлиять на работу и надежность бортовых и наземных технологических систем, земную погоду, состояние биосферы Земли, а также на здоровье человека.

В последние десятилетия было установлено, что основной мишенью человеческого организма, на работу которой может оказывать значительное воздействие гелиогеомагнитная активность, является сердечно-сосудистая система в состоянии патологии [2,6,8,9]. Сердечно–сосудистая система, одна из первых включается в процесс адаптации к изменяющимся условиям внешней среды и проявляется изменениями в системе кровообращения, а в состоянии патологии чаще приводит к инвалидизации и смерти.

Практически все проведенные ранее исследования влияния космической погоды на больных с сердечно-сосудистой патологией были выполнены в средних широтах. В то же время хорошо известно, что максимальные абсолютные величины гелиогеомагнитной возмущенности проявляется в высоких широтах [3]. Проживание человека в условиях высоких широт характеризуется воздействием низких температур, хронического влияния на организм человека высокоэнергетических колебаний геомагнитных полей, космических излучений, в широком интервале долгот имеет место самое большое различие в наклонах осей вращения Земли и диполя геомагнитного поля (11 ⁰ ), инфразвуковых воздействий, что вызывает дезадаптивные расстройства сердечно-сосудистой системы. Отсюда становится понятным, что на жителей высоких широт воздействуют более значительные геомагнитные возмущения, чем на жителей средних широт [1].

Актуальность. Поскольку основными причинами смертности населения в республике с 2014 года и на протяжении 5 лет являются болезни системы кровообращения (45,1 %), то интерес к изучению зависимости их частоты от изменений солнечных и геофизических параметров, становится одной из самых актуальных задач современной медицины [10].

Новизна. Впервые в исследовании воздействия факторов внешней среды на сердечно-сосудистую систему человека в высоких широтах будут использованы данные локального К-индекса геомагнитной активности.

Цель исследования: Изучить влияние геомагнитной активности на сердечно-сосудистую систему человека на территории г. Якутска.

1. Теоретический анализ литературы по исследуемой теме.
2. Сбор базы данных по геомагнитной активности за 2011 (вблизи максимума солнечной активности) год.
3. Провести обработку данных геомагнитной активности за 2011 год.
4. Провести анализ данных скорой помощи г. Якутска по количеству вызовов к больным с сердечно-сосудистыми заболеваниями за 2011 год;
5. Сравнительный анализ данных геомагнитной активности с данными скорой помощи за 2011 год.

Практическая значимость: Сравнение числа вызовов скорой помощи к больным с сердечно-сосудистыми заболеваниями с уровнем геомагнитной активности позволит расширить представление о влиянии геофизических факторов на здоровье человека в высоких широтах.

План исследования:

1. Сбор данных по геомагнитной активности.
2. Предварительная подготовка данных к обработке.
3. Спектрально-временной анализ (сглаживание методом скользящей средней) локального К-индекса геомагнитной активности и числа вызовов скорой помощи к больным с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
4. Построение сравнительного графика.
5. Сделать сравнительный анализ взаимосвязи индекса геомагнитной активности и числа вызовов скорой помощи к больным с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
6. Выводы.

Ход практической части:

На данном этапе работы для решения вышеупомянутой цели нами был проведен анализ параметра геомагнитной активности и числа вызовов скорой помощи к больным по поводу сердечно-сосудистых заболеваний.

Параметр геомагнитной активности представлен показателем локального К-индекса по г. Якутску за февраль-май 2011 г. Сведения о данных локального К-индекса геомагнитной активности по станции Якутск были получены в рамках выполнения государственного задания по проекту II.16.2.1 (номер госрегистрации N АААА-А17–117021450059–3), ИКФИА СО РАН.

Число вызовов скорой помощи к больным по поводу сердечно-сосудистых заболеваний по г. Якутску (145000 карточек вызовов) представлены в виде ряда данных в период февраль-май 2011 г. по следующим диагнозам: острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК), инфаркт миокарда (ИМ), ишемическая болезнь сердца (ИБС), гипертонический криз (ГК) и общее число вызовов. При обработке медицинских данных на каждый диагноз получили индивидуальный ряд данных за весь период.

Результаты:

С целью нахождения возможной связи между медицинскими данными и уровнем геомагнитной возмущенности данные всех вышеперечисленных параметров были отфильтрованы с периодом сглаживания 4 суток (для устранения колебаний с периодом менее 4 суток).

Полученные таким образом сглаженные данные ОНМК, ИБС, ИМ, ГК, сравнили с обработанными таким же образом данными локального К-индекса.

На рисунке 1 по оси ординат приведен усредненный показатель ОНМК, ИБС, ИМ, ГК в относительных единицах и К-индекс геомагнитной возмущенности, а по оси абсцисс время в сутках.

Рис. 1. Временные вариации К-индекса геомагнитной возмущенности и числа вызовов скорой помощи к больным по поводу сердечно-сосудистых заболеваний

Из рисунка следует, что при наличии двух последовательных максимумов в данных локального К-индекса наблюдается снижение амплитуды в медицинских данных в тот же период времени (Скорая, ИБС, ОНМК), а в других случаях изменения медицинских данных представлены обратной реакцией (ГК, ИМ). После 20 числа наблюдаем наличие совпадающих максимумов изменений медицинских данных с локальным К –индексом.

Заключение:

1. Обнаружено частичное временное совпадение экстремумов в вариациях геомагнитной возмущенности и числа вызовов скорой помощи к больным с сердечно-сосудистыми заболеваниями даже при слабо-возмущенном состоянии геомагнитного поля (значение К-индекса 35 у.е.).
2. При наличии двух последовательных максимумов в изменениях геомагнитной активности (значение К-индекса 35 у.е.) наблюдаем нелинейную реакцию в медицинских данных. Это указывает на то, что люди с заболеваниями сердечно-сосудистой системы реагируют на изменения геомагнитной активности проявлением десинхроноза.

Литература:

1. Белишева Н. К., Конрадов А. А. Значение вариаций геомагнитного поля для функционального состояния организма человека в высоких широтах // Геофизические процессы и биосфера. 2005. Т. 4, № 1/2. С. 44–52.
2. Бреус Т. К., Рапопорт С. И. Магнитные бури: медико-биологические и геофизические аспекты. М.: Сов. спорт, 2003. 192 с.
3. Вишневский В. В. и др. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, 3, 3.
4. Владимирский Б. М. Солнечно-биосферные связи. Полвека спустя после А. Л. Чижевского // История и современность. — 2009. — № 2. — C.119–131
5. Владимирский Б. М. Космическая погода и биосфера–ноосфера–техносфера: Механизмы воздействия // Наука и технологические разработки. — 2016. — № 1. — С.22–36.
6. Гурфинкель Ю. И. Ишемическая болезнь сердца и солнечная активность. М.: ИИКЦ «Эльф-3», 2004. 170 с.
7. Рагульская М. В. Солнечно-земные связи: мифы и реальность. Психосоматические и интегративные исследования 2017; 3: 0301.
8. Чибисов С. М., Овчинникова Л. К., Бреус Т. К. Биологические ритмы сердца и «внешний» стресс. М.: РУДН, 1998. 288с.
9. BreusT., CornelissenG., HalbergF., LevitinA. E. Temporalassociationsoflifewithsolarandgeophysicalactivity // Ann. Geophys. 1995. V. 13. P. 1211–1222.
10. http://docs.cntd.ru/document/561518823