zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2023-63-5-308-314yjgezyzurniimtpe-3179Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESОценка вариабельности сердечного ритма при работе в шунтирующих экранирующих комплектах в условиях тепловой нагрузки средыHeart rate variability assessment during work in personal protective equipment under environmental thermal loadhttps://orcid.org/0000-0002-6903-4327ПеровСергей ЮрьевичPerovSergey Yu.

Зав. лабораторией электромагнитных полей ФГБНУ «НИИ МТ», д-р биол. наук.

e-mail: perov@irioh.ru

The Head of laboratory of electromagnetic fields at Izmerov Research Institute of Occupational Health, Dr. of Sci. (Biol.).

e-mail: perov@irioh.ru

perov@irioh.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0004-9886КоньшинаТатьяна А.Kon'shinaTat'yana A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7832-6308СажинаМария В.SazhinaMariya V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7068-5138ЛевченковДмитрий И.LevchenkovDmitrij I.noemail@neicon.ruФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда им. академика Н.Ф. Измерова»РоссияIzmerov Research Institute of Occupational HealthRussian Federation202305052023635308314Copyright © Перов С.Ю., Коньшина Т.А., Сажина М.В., Левченков Д.И., 20232023Перов С.Ю., Коньшина Т.А., Сажина М.В., Левченков Д.И.Perov S.Y., Kon'shina T.A., Sazhina M.V., Levchenkov D.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/3179Введение

Введение. При выполнении работ на открытых территориях в летний период года электротехнический персонал использует шунтирующие экранирующие комплекты для защиты от электрических полей промышленной частоты. Однако применение средств индивидуальной защиты оказывает дополнительную тепловую нагрузку на организм человека, которая оценивается, в том числе, по изменению показателей функционального состояния сердечно-сосудистой системы.

Цель исследования — оценка вариабельности сердечного ритма при работе в шунтирующих экранирующих комплектах в условиях моделирования тепловой нагрузки среды.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследовании по оценке параметров вариабельности сердечного ритма при использовании средств индивидуальной защиты от электрических полей промышленной частоты в моделируемых условиях нагреваемой среды участвовало 7 добровольцев, которые выполняли работу с физической нагрузкой (ходьбой) на беговой дорожке в течение 60 минут, а затем находились 15 минут в тех же климатических условиях в состоянии покоя (период восстановления). У добровольцев регистрировали температуру и влажность пододёжного пространства. На основе записи электрокардиограммы проводили определение и статистический анализ показателей вариабельности сердечного ритма.

Результаты

Результаты. По результатам анализа показателей вариабельности сердечного ритма добровольцев было выявлено, что медианное значение индекса напряжения без использования шунтирующих экранирующих комплектов в периоды работы и восстановления составило 345 усл. ед. и 96 усл. ед., соответственно, а при использовании шунтирующих экранирующих комплектов — 196 усл. ед. и 152 усл. ед., соответственно. Медианные значения длительности RR-интервалов добровольцев при работе с использованием средств индивидуальной защиты от электрических полей промышленной частоты были меньше (0,552 с) по сравнению со значениями (0,617 с) без использования средств индивидуальной защиты. Выявлена тенденция к росту напряжения механизмов терморегуляции организма в период работы, характеризующемуся разницей между RR-интервалами при использовании средств индивидуальной защиты и их отсутствии (ΔRR) — 0,057 с, и неполному восстановлению организма в период отдыха (ΔRR — 0,113 с) при использовании шунтирующих экранирующих комплектов от электрических полей промышленной частоты.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Количество добровольцев было обусловлено ограниченными сроками проведения исследования.

Выводы

Выводы. Результаты оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы по показателям вариабельности сердечного ритма указывают на возникновение стрессовой ситуации с перенапряжением регуляторных систем как при использовании шунтирующего экранирующего комплекта, так и без использования. Средства индивидуальной защиты от электрических полей промышленной частоты вносят дополнительный вклад в термическую нагрузку среды на организм человека, выражающуюся в значениях индекса напряжения (196 усл. ед.) и длительности RR-интервалов (0,552 с) в процессе работы, а также незначительном снижении в восстановительном периоде (152 усл. ед. и 0,566 с). Высокие значения индекса напряжения в восстановительном периоде связаны с продолжительным воздействием термической нагрузки среды, обусловленным климатическими параметрами и нахождением добровольцев в СИЗ после окончания физической работы.

Этика

Этика. Исследование одобрено Локальным этическим комитетом Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова» (выписка из протокола заседания № 3 от 23.03.2022 г.).

Участие авторов

Участие авторов:Перов С.Ю. — концепция, дизайн и организация исследования;Сажина М.В. — сбор материала и обработка данных, написание текста;Коньшина Т.А. — сбор материала и обработка данных, написание текста;Левченков Д.И. — обработка данных, написание текста.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Конфликт интересов отсутствует.

Дата поступления

Дата поступления: 24.04.2023 / Дата принятия к печати: 25.04.2023 / Дата публикации: 05.05.2023

Introduction

Introduction. When performing work in open areas in the summer, electrical engineering personnel use shunt shielding kits to protect against industrial frequency electric fields. However, the use of personal protective equipment has an additional thermal load on the human body, which is assessed, among other things, by changes in the indicators of the functional state of the cardiovascular system.

The study aims to assess the variability of the heart rate when working in shunting screening kits under conditions of modeling the thermal load of the environment.

Materials and methods

Materials and methods. The study carried out in seven volunteers using power frequency electric field personal protective equipment. Heart rate variability assessed for simulated elevated thermal load environment. The volunteers worked with physical activity (walking) of 60 minutes treadmill and 15 minutes rest in the same climatic conditions (recovery period) after. Temperature and humidity inside shunting shielding personal suit recorded. The determination and statistical analysis of heart rate variability based in electrocardiogram were performed. Based on the recording of an electrocardiogram, the authors carried out the determination and statistical analysis of heart rate variability indicators.

Results

Results. Volunteers heart rate variability analysis showed that stress index median values during work and recovery periods were 345 cu and 96 cu without shunting shielding personal suit. Work in shunting shielding personal suit showed that stress index median values were 196 cu and in recovery period 152 cu. RR-interval median values under work in personal protective equipment were lower (0.552 s) than without personal protective equipment (0.617 s). The results revealed the tendency to body thermoregulatory mechanisms strain increase in work time, characterized by RR-intervals differences with personal protective equipment use and without (ΔRR) — 0.057 s, and organism partial recovery during rest time (ΔRR — 0.113 s) with personal protective equipment.

Limitations

Limitations. The number of volunteers was due to the limited duration of the study.

Conclusion

Conclusion. The results of cardiovascular system functional state assessment by heart rate variability indicate stress with regulatory systems overstrain with and without personal protective equipment. Power frequency electric field personal protective equipment makes additional external thermal load to human body as stress index (196 cu), RR-intervals (0.552 s) in work period and slight decrease in recovery period (152 cu and 0.566 s). Stress index high values in the recovery period associated with prolonged environment thermal load exposure due to climatic parameters and volunteers staying in PPE after the end of physical work.

Ethics

Ethics. The Local Ethics Committee of the Izmerov Research Institute of Occupational Health approved this study carried out under the WMA Declaration of Helsinki (record № 3 from 23.03.2022).

Contribution

Contribution:Perov S.Yu. — concept, design and organization of research;Sazhina M.V. — collecting material and data processing, writing tex;Konshina T.A. — collecting material and data processing, writing text;Levchenkov D.I. — data processing, text writing.

Funding

Funding. The study had no funding.

Conflict of interests

Conflict of interests. The authors declare no conflict of interests.

Received

Received: 24.04.2023 / Accepted: 25.04.2023 / Published: 05.05.2023

вариабельность сердечного ритматепловая нагрузка средысредства индивидуальной защитыheart rate variabilitythermal load of the environmentpersonal protective equipmentReferencesMarchand M., Gin K. The Cardiovascular System in Heat Stroke. CJC Open. 2021; 4(2): 158–63. https://doi.org/10.1016/j.cjco.2021.10.002Marchand M., Gin K. The Cardiovascular System in Heat Stroke. CJC Open. 2021; 4(2): 158–63. https://doi.org/10.1016/j.cjco.2021.10.002Donaldson G.C., Keatinge W.R., Saunders R.D. Cardiovascular responses to heat stress and their adverse consequences in healthy and vulnerable human populations. Int J Hyperthermia. 2003; 19(3): 225–35. https://doi.org/10.1080/0265673021000058357Donaldson G.C., Keatinge W.R., Saunders R.D. Cardiovascular responses to heat stress and their adverse consequences in healthy and vulnerable human populations. Int J Hyperthermia. 2003; 19(3): 225–35. https://doi.org/10.1080/0265673021000058357Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Чирейкин Л.В., Гаврилушкин А.П., Довгалевский П.Я., Кукушкин Ю.А. и др. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (Часть 1). Вестник аритмологии. 2001; 24: 65–87.Bayevskiy R.M., Ivanov G.G., Chireykin L.V., Gavrilushkin A.P., Dovgalevskiy P.Ya., Kukushkin Yu.A. et al. Analysis of heart rate variability using various electrocardiographic systems (Part 1). Vestnik aritmologii. 2001; 24: 65–87 (in Russian).Ходырев Г.Н., Хлыбова С.В., Циркин В.И., Дмитриева С.Л. Методические аспекты анализа временных и спектральных показателей вариабельности сердечного ритма (обзор литературы). Вятский медицинский вестник. 2011; 3–4: 60–70.Hodyrev G.N., Hlybova S.V., Cirkin V.I., Dmitrieva S.L. Methodological aspects of the analysis of temporal and spectral parameters of heart rate variability (literature review). Vyatskij medicinskij vestnik. 2011; 3–4: 60–70 (in Russian).Спицин А.П. Анализ корреляций параметров вариабельности сердечного ритма у пациентов с артериальной гипертензией. Клиническая физиология кровообращения. 2017; 14(3): 146–51. https://doi.org/10.24022/18146910-2017-14-3-146-151Spicin A.P. Analysis of correlations of heart rate variability parameters in patients with arterial hypertension. Klinicheskaya fiziologiya krovoobrashcheniya. 2017; 14(3): 146–51. https://doi.org/10.24022/18146910-2017-14-3-146-151 (in Russian).Новиков Е.М., Стеблецов С.В., Ардашев В.Н., Кириллова Т.Б., Тарабарина Н.Б. Методы исследования сердечного ритма по данным ЭКГ: вариабельность сердечного ритма и дисперсионное картирование (обзорная статья). Кремлёвская медицина. Клинический вестник. 2019; 4: 81–9. https://doi.org/10.26269/4t6g-mx35Novikov E.M., Steblecov S.V., Ardashev V.N., Kirillova T.B., Tarabarina N.B. Methods for studying heart rate according to ECG data: heart rate variability and dispersion mapping (review article). Kremlevskaya medicina. Klinicheskij vestnik. 2019; 4: 81–9. https://doi.org/10.26269/4t6g-mx35 (in Russian).Маршутин Н.А., Семионенкова Н.В., Янковая Т.Н. Вариабельность сердечного ритма у больных с хронической сердечной недостаточностью при изменении преднагрузки. Новая наука: теоретический и практический взгляд. 2017; 1(3): 5–8.Marshutin N.A., Semionenkova N.V., Yankovaya T.N. Heart rate variability in patients with chronic heart failure with changes in preload. Novaya nauka: teoreticheskij i prakticheskij vzglyad. 2017; 1(3): 5–8 (in Russian).ГОСТ 12.4.172-2019 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты от электрических полей промышленной частоты. Комплекты индивидуальные экранирующие. Общие технические требования. Методы испытаний. М.: Стандартинформ; 2019.GOST 12.4.172-2019 System of labor safety standards. Means of individual protection against electric fields of industrial frequency. Individual shielding kits. General technical requirements. Test methods. M.: Standartinform; 2019 (in Russian).Бурмистрова О.В., Перов С.Ю., Коньшина Т.А. Оценка средств индивидуальной защиты типа ЭП-4(0) по показателям теплового состояния человека. Гигиена и санитария. 2021; 100(3): 229–33. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-3-229-233Burmistrova O.V., Perov S.Yu., Konshina T.A. Evaluation of personal protective equipment type EP-4 (0) in terms of the thermal state of a person. Gigiyena i sanitariya. 2021; 100(3): 229–33. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-3-229-233 (in Russian).Korpinen L.H., Elovaara J.A., Kuisti H.A. Occupational exposure to electric fields and induced currents associated with 400 kV substation tasks from different service platforms. Bioelectromagnetics. 2011; 32(1): 79–83. https://doi.org/10.1002/bem.20612Korpinen L.H., Elovaara J.A., Kuisti H.A. Occupational exposure to electric fields and induced currents associated with 400 kV substation tasks from different service platforms. Bioelectromagnetics. 2011; 32(1): 79–83. https://doi.org/10.1002/bem.20612Li L., Xiong D., Liu J., Li Z., Zeng G., Li H. No effects of power line frequency extremely low frequency electromagnetic field exposure on selected neurobehavior tests of workers inspecting transformers and distribution line stations versus controls. Physical and Engineering Sciences in Medicine. 2014; 37: 37–44. https://doi.org/10.1007/s13246-013-0237-6Li L., Xiong D., Liu J., Li Z., Zeng G., Li H. No effects of power line frequency extremely low frequency electromagnetic field exposure on selected neurobehavior tests of workers inspecting transformers and distribution line stations versus controls. Physical and Engineering Sciences in Medicine. 2014; 37: 37–44. https://doi.org/10.1007/s13246-013-0237-6Goiceanu C., Danulescu R. Occupational Exposure to Power Frequency Fields in Some Electrical Transformation Stations in Romania. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics. 2015; 12(2): 149–153. https://doi.org/10.1080/10803548.2006.11076676Goiceanu C., Danulescu R. Occupational Exposure to Power Frequency Fields in Some Electrical Transformation Stations in Romania. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics. 2015; 12(2): 149–153. https://doi.org/10.1080/10803548.2006.11076676Poirier M.P., Meade R.D., McGinn R., Friesen B.J., Hardcastle S.G., Flouris A.D., Kenny G.P. The Influence of Arc-Flash and Fire-Resistant Clothing on Thermoregulation during Exercise in the Heat. J Occup Environ Hyg. 2015; 12(9): 654–67. https://doi.org/10.1080/15459624.2015.1029615Poirier M.P., Meade R.D., McGinn R., Friesen B.J., Hardcastle S.G., Flouris A.D., Kenny G.P. The Influence of Arc-Flash and Fire-Resistant Clothing on Thermoregulation during Exercise in the Heat. J Occup Environ Hyg. 2015; 12(9): 654–67. https://doi.org/10.1080/15459624.2015.1029615Vargas N., Chapman C., Johnson B., Gathercole R., Schlader Z. Skin wettedness is an important contributor to thermal behavior during exercise and recovery. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2018; 315. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00178.2018Vargas N., Chapman C., Johnson B., Gathercole R., Schlader Z. Skin wettedness is an important contributor to thermal behavior during exercise and recovery. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2018; 315. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00178.2018СанПиН 1.2.3685-21 Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания. М.: Центрмаг; 2021.SanPiN 1.2.3685-21 Hygienic standards and requirements for ensuring the safety and (or) harmlessness of environmental factors for humans. M.: Tsentrmag; 2021 (in Russian)ГОСТ Р 56323-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Изделия медицинские электрические. Системы Холтеровского мониторирования. Технические требования для государственных закупок.: дата введения 01.01.2016. М.: Стандартинформ; 2015.GOST R 56323-2014. National standard of the Russian Federation. Medical electrical products. Holter monitoring systems. Technical requirements for public procurement.: introduction date 01.01.2016. M.: Standartinform; 2015 (in Russian)Ходырев Г.Н., Хлыбова С.В., Циркин В.И., Дмитриева С.Л. Методические аспекты анализа временных и спектральных показателей вариабельности сердечного ритма (Обзор литературы). Вятский медицинский вестник. 2011; 3–4: 60–70.Khodyrev G.N., Khlybova S.V., Tsirkin V.I., Dmitriyeva S.L. Methodological aspects of the analysis of temporal and spectral parameters of heart rate variability (Literature review). Vyatskiy meditsinskiy vestnik. 2011; 3–4: 60–70 (in Russian)Yamamoto S., Iwamoto M., Inoue M., Harada N. Evaluation of the effect of heat exposure on the autonomic nervous system by heart rate variability and urinary catecholamines. J Occup Health. 2007; 49(3): 199–204. https://doi.org/10.1539/joh.49.199Yamamoto S., Iwamoto M., Inoue M., Harada N. Evaluation of the effect of heat exposure on the autonomic nervous system by heart rate variability and urinary catecholamines. J Occup Health. 2007; 49(3): 199–204. https://doi.org/10.1539/joh.49.199.Abellán-Aynés O., Manonelles P., Alacid F. Cardiac Parasympathetic Withdrawal and Sympathetic Activity: Effect of Heat Exposure on Heart Rate Variability. Int J Environ Res Public Health. 2021; 18(11): 5934. https://doi.org/10.3390/ijerph18115934Abellán-Aynés O., Manonelles P., Alacid F. Cardiac Parasympathetic Withdrawal and Sympathetic Activity: Effect of Heat Exposure on Heart Rate Variability. Int J Environ Res Public Health. 2021; 18(11): 5934. https://doi.org/10.3390/ijerph18115934Carrillo A.E., Flouris A.D., Herry C.L., Poirier M.P., Boulay P., Dervis S. et al. Heart rate variability during high heat stress: a comparison between young and older adults with and without Type 2 diabetes. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2016; 311(4): 669–75. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00176.2016Carrillo A.E., Flouris A.D., Herry C.L., Poirier M.P., Boulay P., Dervis S. et al. Heart rate variability during high heat stress: a comparison between young and older adults with and without Type 2 diabetes. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2016; 311(4): 669–75. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00176.2016

The authors declare that there are no conflicts of interest present.