СТАНДАРТ КОНФИГУРАЦИИ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ МОЩНОСТИ РИТМА СЕРДЦА ПИЛОТА В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОЙ РАБОЧЕЙ НАГРУЗКИ
Исследованы спектры ритмов сердца пилотов при интенсивной рабочей нагрузке на этапе захода на посадку транспортного самолета в сложных метеоусловиях. Спектральная плотность мощности (СПМ) ритма сердца, как целостный объект, определен совокупностью 27 ординат в диапазоне частот 0,02 – 0,54 Гц с интервалами 0,02 Гц. Кластерным анализом выявлены особенности «тонкой» структуры СПМ ритма сердца пилота. Результаты поддерживаются обширным объемом исследования СПМ контингента пилотов регулярных воздушных линий и могут рассматриваться как статистически достоверный стандарт конфигурации СПМ ритма сердца пилота.
Обоснование и постановка задачи исследования. С 60-х годов в практику экспериментальных исследований рабочей нагрузки человека-оператора был введен термин «вариабельность ритма сердца» (ВРС), характеризующий физиологические реакции его организма. Водитель ритма сердца в синусовом узле рассматривался как интегральный импульсный частотный модулятор, выдающий сигнал автономной активности биологической системы человека. Строгое определение ВРС, информация о которой содержится во временных последовательностях R-R интервалов ЭКГ, может быть получено путем исследования гармонических компонент ритма сердца.
Особый интерес представляет структура ритма сердца пилота при интенсивных умственных нагрузках, связанных с переработкой большого объема информации пилотом при ручном управлении самолетом на наиболее ответственном и напряженном режиме полета - заходе на посадку по приборам. Механизмы, порождающие ВРС пилота при умственных нагрузках, обусловленных информационными процессами взаимодействия пилота со средствами отображения информации и органами управления в кабине самолета, не исследованы пока достаточно хорошо. В большинстве работ, выполненных с 1960-х годов и по настоящее время, указывается, что психофизиология механизмов, формирующих СПМ ритма сердца человека, до конца не изучена [1].
Современные практические исследования спектра ВРС в полевых и лабораторных условиях, как правило, выполняются с использованием стандартного биомедицинского оборудования и его фирменного программного обеспечения. При этом ВРС оценивается непараметрически числовыми значениями части общей дисперсии в двух полосах частот – «средней» (в диапазоне 0,06 – 0,14 Гц) и «высокой» (в диапазоне 0,15 – 0,40 Гц). Именно поэтому, очевидно, в комплексных исследованиях психофизиологических реакций организма пилотов, например [2, 3], уменьшение дисперсии ВРС пилотов в обеих полосах частот оказывается значимым только для сегментов взлета и посадки. На других сегментах полета, с существенно отличающимися режимами и видами используемого бортового навигационного и пилотажного оборудования самолета, достоверные изменения дисперсии ВРС не наблюдаются. Следовательно, такой подход не позволяет выполнять «тонкий» анализ СПМ и приводит к потере разрешающей способности и чувствительности физиологического метода в целом.
СПМ пилотов были вычислены и классифицированы параметрическими методами. Их достоинством являются: 1) более гладкие и хорошо различимые спектральные компоненты; 2) простая обработка полученных ординат и идентификация основной частоты каждого компонента; 3) точная оценка СПМ исходного процесса при условии его стационарности.
В данной работе была поставлена задача: исследовать «тонкую» структуру СПМ пилота и классифицировать ее содержание.
Экспериментальные исследования проводились на сертифицированном Государственной авиационной администрацией комплексном тренажере транспортного самолета с двумя турбовинтовыми двигателями, пилотируемого летным экипажем регулярных воздушных линий в составе трех членов: пилота – командира ВС, второго пилота и бортового инженера. Экипаж выполнял заход на посадку по правилам полетов по приборам при метеоусловиях I категории с использованием стандартных радиотехнических средств. Регистрация электрокардиограммы пилота – командира осуществлялась медико-биологической аппаратурой от момента пролета ДПРМ до торца ВПП в течение 60 с. В исследовании участвовал 41 летный экипаж, выполнивший по 10 заходов на посадку при нормальных условиях полета. Все члены экипажей, допущенные к исследованиям, имели медицинский сертификат годности и действующие летные свидетельства для выполнения полетов на регулярных воздушных линиях.
Скачать полную версию статьи: