Влияние низкоинтенсивных виброударных воздействий на моторные характеристики человека-оператора тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.08 ВАК РФ

РГ Б ОД

1Ш

1995

йстерство социальной защиты населения рф

центральный ордена трудового красного знамени научно- исследовательский институт протезирования и протезостроения

На правах рукописи УДК 007.51

КОРОЛЕВА Ирина Наумовна

ВЛИЯНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНЫХ ВИБРОУДАРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА МОТОРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА

Специальность 01.02.08 - биомеханика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1995

Работа выполнена в Институте машиноведения им. Й.А.Благонра-вова Российской Академии Наук.

Научные руководители: академик Российской Академии Наук К.Б.ФРОЛОВ доктор физико-математических наук С.В.ГШТУХОБ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Е.й.ВОРОБЬЕВ доктор биологических наук Г.Й.ГОРГЯМДЗЕ

Ведущая организация: Институт проблем передачи информации Российской Академии пау]

¿ацита диссертации состоится ■ 1995 г, в[7- часов

на заседании диссертационного Совета Д 123.02.01 при Центральном научко-исследовательскои институте протезирования и протезострое-ниа (ЦНИИПП) по адресу: 127486, г.Москва, ул.Ивана Сусанина, 3.

С диссертацией мойпо ознакомиться в библиотеке Центрального научно-исследовательского института протезирования и протезостро-ения.

Автореферат разослан

г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат технических наук

Н.Г,НИКИТИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Создание научно обоснованной системы мер по обеспечению оптимальных условий труда, сохранения здоровья работавших является актуальной задачей в свете особенностей научно-технического прогресса и проблемы интенсификации производства.

Надежность и безопасность ыаиин во многом зависит от надея-ности действий обслуживающего персонала и работоспособности систем управления, к которым непосредственно относится и человек-оператор. Исследования в области биомеханики системы "человек-на-вина-среда" направлены на создание нормальных условий работы для операторов, на исключение оиибок в их действиях при управлении крупными агрегатами, инженерными сооружениями, которые могут оказать серьезное влияние не только на выполнение производственного задания, но и вызвать тяжелые экологические последствия.

Б связи с иироким распространением операторского труда вопросы его оптимизации, в том числе гигиенические, психофизиологические и эргономические аспекты, достаточно активно разрабатывались (Домов Б.Ф.. Гранит Р..Бернктейн H.A., Коренев Г.В., Разуков Й.К., Суворов Г.А.). Это позволило сделать ваяние теоретические обобщения и наметить перспективные направления по дальнейшему изучении операторских видов труда. Одним из таких направлений является разработка физиологозргономических основ усовериенствова-ния труда операторов, которое обеспечит комплексное реиение обдих задач по повышение физиологической эффективности их работы, снижение напряженности труда, сохранению здоровья и профессионального долголетия больного числа работающих.

Необходимо изыскание новых путей повышения эффективности, качества и надежности точностных двигательных навыков, составляющих основу тех видов профессиональной деятельности (работники транспорта, возданного флота и многие другие3, которые связаны с перемещение» в пространстве, длительным действием на организм знакопеременых ускорений. Известно, что ускорения являвтся адекватными раздражителями вестибулярного аппарата. Длительгое действие ускорений, в особенности знакопеременных, может затруднить, а подчас и делать невозможным выполнение оператором функциональных обязанностей.

Изучению роли вестибулярного анализатора в профессиональной деятельности оператора посвящено много работ (Старожук й.й., На-лимова Т.А., Левашов М.Й., Горгиладзе Г.И.). Однако до сих пор недостаточно изучены физиологические механизмы взаимодействия вестибулярного анализатора с другими анализаторными системами в условиях воздействия на организм знакопеременных ускорений, вибрации и ударов. Деятельность так называемых подвижных операторов требует тонкого взаимодействия анализаторов и, вместе с тем, срочных двигательных реакций, точного управления движениями гш интенсивности прилагаемых усилий. Способность осуществлять дозированные мышечные усилия - основа двигательного навыка, высокочувствительный критерий производственного утомления.

Оптимальное положение в системе "человек-машина" определяется рядом Факторов, среди которых существенное значение имеют конструктивные особенности технологического оборудования.

■7

- а -

зуславливатщие рабочую позу оператора в процессе его трудовой зятельности. В связи с этим возникает необходимость более глубо-ого изучения самой рабочей позы, как одного из ваиннх факторов, аиявщих на функциональное состояние организма человека- операто-а при работе и, следовательно, его работоспособность.

Вышеизложенное обусловило необходимость выполнения комплексах физиологоэргономических исследований по оптимизации и совер-енствоваяиш деятельности оператора в сиытеие "человек - машина".

Основная цель проведенного в диссертационной работе исследо-ания состоит в разработке комплексного подхода к изучению воз-ожностей повышения эффективности деятельности человека - опера-ора при низкоинтенсивных виброцдарных воздействиях.

для достижения поставленной цели решались задачи в следушщих сновннх направлениях:

- Изучение особенностей осуществления здоровыми испытуемыми .озираванных мыюечних усилий верхними и нижними конечностями в [словиях знакопеременной вестибулярной стимуляции, ударных нагрузок и их комбинации с вибрационными воздействиями;

- Анализ влияния позн сидящего человека на точность двига-'ельных реакций в условиях вестибулярных, вибрационных и ударных юздействий;

- Изучение влияния виброударных воздействий на вестибулярной фикции человека - оператора, предполагающее разработку и применив методики автоматизированного анализа специфических (нистаг-«енных) движений глаз у человека - оператора.

Для решения поставленных задач был разработан специальный физиологоэргономический методический комплекс по изучении вестибулярных нарушений и дискоординации движений при виброударных воздействиях, вклшчаищий в себя как широкоизвестные, хорошо апробированные методы, так и специально разработанные.

Научная новизна выполненных исследований заключается в следующем:

- установлено специфическое влияние линейной вестибулярной стимуляции и ударного воздействия на изучавшиеся двигательные реакции верхних и нижних конечностей человека;

- выявлена закономерность влияния вибрационного воздействия на асимметрию реакций конечностей под влиянием вестибулярной стимуляции;

- анализ экспериментальных данных (при низкоинтенсивных виброударных воздействиях) физиологических исследований позволил установить позу сидящего оператора, способствующую максимальному выявлению имеющейся функциональной недостаточности двигательной системы.

Практическая значимость и использование полученных результа тов. С позиции комплексного подхода установлено качественное I количественное влияние знакопеременных ускорений и низкоинтенсивных виброударных воздействий на точность двигательных реакций человека - оператора. Нчет результатов исследования позволяет

повысить эффективность, качество и надежность выполнения трудовых операций самой различной направленности, а также открывает пути совершенствования профессионально-технического обучения, профотбора, контроля функционального состояния оператора, адаптации и реабилитации рабочих в производственных условиях, клиникодиагности-ческого обследования и др.

Представленные данные показывают необходимость комплексного подхода к оптимизации качественных показателей работы человека -оператора с точки зрения вопроса сенсомоторннх симметрии и асимметрий.

Результаты исследования рабочей позы оператора в процессе его трудовой деятельности (при низкоинтенсивных виброударных воздействиях) позволил» рекоаендийать киькретнаь позы сидыщего человека, способствующие наиболее точному управлении движениями по интенсивности прилагаемых усилий, с одной стороны, и максимальному выявлении имевшейся функциональной недостаточности двигательной системы - с другой.

Разработанная методика автоматизированного анализа электро-нистагмограмм показала свои применимость и ценность для широкого класса задач эргономики, профилактической и клинической медицины. Создание этой методики позволяет вывести

нистагмографию за пределы специальных лабораторий в широкую практику.

Показано, что принципы эргономической рационализации и физиологической оптимизации труда операторов-исполнителей составляют основу мероприятий по контролю, управлению и совершенствованию качественных показателей труда операторов- ' исполнителей.

Результаты данной работы были внедрены и использованы в плановых бюджетных и хоздоговорных работах и программах Института Машиноведения РАН, таких как "Разработка научных принципов исследования и построения систем "человек-машина-среда" с улучшенными эргономическими и экологическими свойствами", "Проблемы прочности и надежности в фундаментальных исследованиях транспорта" на 1990-2000 г.г., "Повышение надежности систем "машина-человек-среда"" и др., а также в институте "Атомэнергопроект" Минатомэнерго СССР в работе "Разработка элементов информационного банка для специализированного САПР в части эргономики на базе достижений биомеханики и биокибернетики" .

Апробация работы. Материалы диссертации и отдельные ее положения были доложены и обсуждены на 1У Всесоюзном симпозиуме "Влияние вибраций на организм человека и проблемы виброзащиты", Москва, "Лезково", 1983г., П Международном симпозиуме "Человек и вибрация", Москва, 1985г., Международной конференции "Достижения биомеханики в медицине и хирургии", Рига, 1986г., I Международном междисциплинарном симпозиуме "Симметрия

структуры", Будапешт, 1989г., Международном симпозиуме "Механизмы акустических биоэффектов", Пущино, 1990г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, в которых отражено основное содержание диссертации.

Структура диссертации. Диссертация изложена на 212 страницах основного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка литературы. Работа иллюстрирована 32 таблицами, 63 рисунками. Библиография включает 220 отечественных и иностранных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Зо введении обоснована актуальность темы диссертации, формулируется основная цель работы, дается краткое изложение содержания и приводятся основные полученные новые научные результаты.

Первая глава диссертационной работы содержит аналитический обзор литературы, посвященный изучению влияния низкоинтенсивных виброударных воздействий на вестибулозавиеимые моторные характеристики человека-оператора. Кратко описаны основные современные представления о специфике профессии операторского типа. Эффективность деятельности любой системы "человек-машина" зависит от учета как технических требований к производственному оборудованию, так и функциональных возможностей человека, обелуживаицего это оборудование.

Учитывая существенное влияние многочисленных факторов не

эффективность труда оператора, надежность и безопасность систем человек-машина-среда, в настоящем обзоре основное внимание уделено работам, затрагивающим эту проблему. Рассмотрено влияние таких факторов как вибрация рабочего места, влияние вибрации на организм человека, включая наиболее чувствительные к воздействию вибрации вестибулярный аппарат, мышечную систему, позный и двигательный механизмы, функциональное состояние человека при действии ударных ускорений, комбинированное воздействие вибрации с другими физическими факторами на организм человека, влияние позы человека-оператора на его функциональное состояние.

Как следует из обзора литературных данных накоплен достаточно большой материал по изучению влияния вибрации, ударных воздействий, силовых нагрузок, рабочей позы на человека-оператора, определен круг функциональных систем, наиболее подверженных и чувствительных к воздействию этих факторов. Анализу сдвигов в этих системах, свидетельствующему о существенном снижении работоспособности и повышении тем самым вероятности возникновения сбоев и аварийных ситуаций, следует уделять особое внимание. Однако, анализ приведенных в литературных источниках результатов изучения влияния низкоинтенсивных виброударных воздействий на вестибулозависимые моторные характеристики человека-оператора, как звена управления в системах "человек-машина", свидетельствует, что количество публикаций по исследованиям такого рода невелико и позволяет выявить целый ряд нерешенных, но теоретически и практически важных вопросов.

Отметим главные из них:

- в явно недостаточном объеме приведены исследования по оценке виброударных воздействий на рабочих местах;

- практически нет работ, в которых бы давалась оценка состояния вестибулярного анализатора при виброударных воздействиях и проводился конкретный непосредственный анализ этого состояния;

- мало данных об исследованиях мышечной системы, являющейся необходимым компонентом при комплексном изучении влияния низкочастотных виброударных воздействий на организм человека;

- не изучена проблема ударных воздействий на основе комплексного подхода к изучению возможностей организма, совершенствования средств повышения его устойчивости и резервов оптимизации систем "человек-машина";

- практически не исследовано комбинированное воздействие виб-

рации с такими факторами, нак дозированные силовые нагрузки, угловые ускорения, динамические удары, а данные некоторых авторов противоречат друг другу;

- недостаточно полно исследована рабочая поза, являющаяся важным элементом трудовой деятельности человека и оказывающая непосредственное влияние на функциональное состояние организма человека-оператора, и, следовательно, его работоспособность ;

Сформулированные выше задачи диссертационной работы были

поставлены, чтобы в какой-то мере восполнить указанные пробелы.

Во второй главе описаны методики, аппаратура и результаты

экспериментальных исследований по изучению особенностей

осуществления здоровыми испытуемыми дозированных мышечных усилий в условиях знакопеременной вестибулярной стимуляции, ударных нагрузок и их комбинации с вибрационными воздействиями. Поскольку в целом ряде операторских задач необходимо точное выполнение-программ силовых нагрузок в условиях вестибулярных, вибрационных и динамических воздействий, особенностью данных исследований являлась приближенность условий лабораторного эксперимента к реальным условиям работы человека-оператора, например, в кабинах водителей многих видов транспорта.

В качестве параметров воздействия были выбраны, исходя из подробного анализа литературных данных, параметры наиболее часто встречающиеся в реальных условиях работы человека-оператора так называемого подвижного типа.

Исследовались 20 здоровых добровольцев в возрасте от 25 до 37 лет, не имеющих специальной операторской подготовки.-Программа силовых нагрузок включала в себя: I) обучение испытуемых осуществлению заданных мышечных усилий величиной 5 кг (49 Н) поочередно левой и правой ногой, а также левой и правой рукой; 2) выполнение ими этих команд по установленному звуковому сигналу в момент влияния на испытуемого линейного ускорения порядка 0,1 во фронтальном направлении; 3)

выполнение этих команд в момент ударного воздействия порядка 2,5 о во фронтальном направлении; 4) выполнение этих ко-

манд по установленному звуковому сигналу в момент влияния на

ном направлении в комбинации с вибрационным воздействием

испытуемого линейного ускорения порядка

во фронталь-

( .Г = 23 Гц, /V - 0,3); 5) выполнение этих команд в момент ударного воздействия порядка 2,5 д- во фронтальном направлении в комбинации с вибрационным воздействием указанных выше параметров.

Перед исследованиями все испытуемые были осмотрены врачом-отоларингологом по методике Н,С.Благовещенской с учетом анализа испытуемых.

Воздействия осуществлялись с помощью специально разработанного физиологоэргономического комплекса.

Комплексная картина разветвленного экспериментального исследования представлена на блок-схеме.

¿3/7СК- схема эксперимента ло игучению 8еапийулярных нарушений и дискосрдиноции движений при бифоударных. боздеиапВиах

Величина развиваемого испытуемым мышечного усилия отдельно для левой и правой ноги, левой и правой руки в каждой из задач усреднялась не менее, чем по 30 реализациям.

После выполнения каждой серии реализации испытуемому предоставлялся отдых на 2 мин. В процессе эксперимента выработанный двигательный навык по созданию дозированного мышечного усилия периодически контролировали и при необходимости осуществляли дополнительное обучение. Обработка полученной информации в этих сериях экспериментальных исследований осуществлялась с помощью ЭВМ " Раскоп\ ^ анализу был подвергнут массив, состоящий из 24-10^ параметров. Временные взаимоотношения между моментом подачи звукового сигнала и моментом нажатия испытуемым соответствующей педали или рычага использовали для контроля времени реакции и постоянства условий стимуляции.

Выявлено достоверное влияние перечисленных выше воздействий на изучавшиеся двигательные реакции. Статистический анализ показал, что оба вида применявшихся вестибулярных стимулов и их комбинация с вибрационным воздействием приводят к превышению фоновых значений развиваемых мышечных усилий (рис. I) нижних конечностей, однако, закономерности этих изменений различны. В частности, _ ... .линейная вестибулярная стимуляция вызывает появление асимметрии в выполнении двигательных команд правой и левой нижними конечностями (рис. 2): усилие правой ноги (контралатеральной по отношению к направлению .линейного ускорения) было достоверно ниже усилия, развиваемого левой, гоыолатеральной, конечностью у 16 из 20 испытуемых; в

! М ! . : I I ! I ! П I I Ряс. X. Выполнение мышечных усилий нижними конечно стяш.

Фоновое исследование.

тшкгщт/щ^

Рис. 2. Выполнение мшечннх усилий нижними конечностями в условиях _ :линейной вестибулярной стимуляции.

остальных случаях разница не выявлялась или была статистически недостоверна. Степень асимметрии контролировали путем вычисления специального коэффициента:

- М„

АК = п л

мп + мл

где АК - коэффициент асимметрии мышечных усилий; М - среднее значение шшечных усилий правой конечности: Мд - то же для левой конечности. Индивидуальные и средние значения коэффициента асимметрии шшечных реакций нижних конечностей при различных воздействиях приведены в таблице I.

На Рис. I и далее: а) нумерация каналов (сверху вниз):

1 - движение качелей;

2 - действия правой ноги (руки);

3 - действия левой ноги (руки);

б) 2,5 см (5 кл.) на осциллограмме соответствует максимально возможному мышечному усилию - Ю кг, соответственно - 1,25 см (2,5 кл.) - заданному мышечному усилию - 5 кг.

При ударном воздействии статистически достоверное изменение в точности выполнения дозированного мышечного усилия нижними конечностями наблюдалось у всех без исключения испытуемых (рис. 3). Асимметрия в выполнении двигательных команд мышцами правой и левой нижних конечностей наблюдалась также у всех испытуемых, но с учетом времени реакции на удар влияние оказывала первая или вторая фаза ударного воздействия, иначе говоря, мгновенное ускорение меняло свой знак ранее, чем была

выполнена команда. В этой связи асимметрия развиваемых усилий также имела разную направленность.

В эксперименте с вибрационным воздействием зарегистрировано незначительное превышение развиваемых мышечных усилий нижних конечностей по сравнению с аналогичным экспериментом в отсутствии вибрации (рис. 4). Обращает на себя внимание тот факт, что уменьшение асимметрии усилий правой и левой нижних конечностей в процессе экспериментов с вибрационным воздействием было более выраженным (см. таблицу I), особенно при комбинации вибрации с линейным ускорением и в меньшей степени - с ударным воздействием.

Качественная оценка изучаемых параметров показала, что полученные закономерности были сходны и при изучении влияния указанных воздействий на точность реализации оператором заданной программы силовых нагрузок верхними конечностями. Кратко приведем конкретные результаты этой серии экспериментов и отметим особенности, характерные для верхних конечностей. Выявлена статистически достоверная разница в точности выполнения команд у правшей между правыми и левыми верхними конечностями. При исследовании влияния . . линейной вестибулярной стимуляции (рис. 5) установлено, что средние значения усилия правой руки превышают фоновые значения у 16 из 20 испытуемых. Что касается левой руки, то данный феномен присутствовал у 13 из 20 испытуемых. В остальных случаях разница не выявлялась, или была статистически недостоверна. При данном воздействии усилие правой руки (контралатеральной по отношению к направлению прямолинейного ускорения) было достоверно выше усилия,

Рис. 3. Выполнение мышечных усилий нияниыи конечностями б

условиях узаоных воздействий.

вибрационном воздействии.

Таблица I

Иилш1пду»лы1ыс и средине значении шпффнцишггл пси ммтрни при различных поздейстшшх

1 IClIDltycUl'U'í, Ni u/u

АК„ •"Kjlllll

■"I^JMIII llillli

Mcni.iTycMi.iit, № п/п

2,(3 6,82 7,10

2,34 9,54 2,0

10

-3,10 4,85 -1,02

11

22,74 1,16 1,27

-1 ,G0 3,04 -1,021

1,35 1,82 7,86

1,35 16,3 5,80

12

13

14

15

0,33 0,76 16

16

-O I

3

Ак„ AKjmii-1-i АКшш-Иин> --0,20 2,10 fi,02 — 1,76 8,08 7,22 —3,1(1 1,11 5,58 2 42 6>»r 8,36 —2,88 5,79 Il ,21 —1,65 12,10 6,39 0,87 4,59 7,41 —0,08 9,78 3,26

Испытуемый, № п/п 17 18 10 20 Среднее . . .

А К, АКлип Akjuüi-l-nuú —1 ,lß — 1 ,78 2,17 0,89 8,84 ■1,29 —1,26 6,53 5,76 ■ —2,13 4,78 2,87 0,80 6,04 5,13 :

AK(J --• коэффициент асимметрии а фоне, %,АКл„ц—коэффициент асимметрии прн позденст-¡iHii линейного ускорении, %,A\lmn.¡.m(i — коэффициент -асимметрия при низденствнн линейного ускорения il сочетании с внбрлнпеп, %.

развиваемого левой, гомолатеральной конечностью у 17 из 20 испытуемых.

При ударном воздействии (рис. 6) статистически достоверное изменение в точности выполнения дозированного мышечного усилия в сторону превышения заданного значения для правой руки наблюдалось у 18 из 20 испытуемых, а для левой - у II из 20. Явная асимметрия в выполнении двигательных команд мышцами правой и левой верхних конечностей отмечена у 18 из 20 испытуемых.

Как и для нижних конечностей, вибрационное воздействие вызывало незначительное превышение развиваемых мышечных усилий по сравнению с теми же условиями эксперимента в отсутствии вибрации. Так, при действии вибрации в комбинации с : . .линейной вестибулярной стимуляцией в сравнении с действием только ...линейной вестибулярной стимуляции превышение мышечных усилий правой рукой наблюдалось у 10 испытуемых, а левой -у 9 испытуемых из 20. Асимметрия усилий верхних конечностей в данных условиях эксперимента была выявлена у 17 из 20 человек.

При сравнительном исследовании виброударного воздействия на фоне . _ ..-линейной вестибулярной стимуляции и действия только прямолинейной вестибулярной стимуляции установлено, что вибрация во время удара практически нивелировала действие удара и мышечные усилия при виброударном воздействии практически не отличаются от аналогичных при синусоидальном качании для левых верхних конечностей и незначительно у 14 из 20 испытуемых превышают усилия для правых верхних конечностей. Асимметрия мышечных усилий в этом исследовании выявлена у всех

без исключения испытуемых.

К такому же заключению мы пришли при проведении сравнительного анализа результатов экспериментов с виброударным воздействием при . линейной вестибулярной стимуляции с вибрационным воздействием при аналогичных условиях.

Таким образом, вибрационное воздействие интенсивностью 0,3 ^ и частотой Р7 = 23 Гц оказывает.; незначительное влияние на точность выполнения оператором заданных программ силовых нагрузок как верхними, так и нижними конечностями. Однако, заслуживает внимания следующий установленный факт: вибрационный фон маскирует физиологические эффекты ударного воздействия.

Третья глава посвящена изучению влияния позы человека-оператора на двигательные реакции его верхних и нижних конечностей. Приводится анализ точности выполнения двигательных команд в зависимости от угла наклона позвоночника и сегментарной позы конечностей человека в условиях воздействия вибрации, виброударньгх нагрузок и знакопеременных ускорений. На основании проведенных исследований даются рекомендации по разработке программ профессиональной реабилитации, тренажерного обучения, профессионального отбора и конструирования операторских кресел.

Подробный анализ литературных данных свидетельствует, что в настоящее время принято ограничивать нагрузку для систематических работ, выполняемых в позе сидя, величиной в 5 кг. Исходя из вышесказанного, заданное мышечное усилие

в данной программе экспериментального исследования составляло 5 кг.

Исследования каждого испытуемого по полной программе проводились в положении сидя при трех значениях угла наклона спинки кресла: 15°, 30° и 45° назад от вертикали. При этом угол мижду бедром и голенью составлял в первой позе 75° и увеличивался в среднем до 90°, во второй и третьей позах величина данного угла составляла соответственно 130°-145° и 135°-150°. Угол голеностопного сустава составлял 90°-Ю0° в первой позе, I05°-II5° во второй и от 180° до 140° в третьей позах. Величина развиваемого испытуемым мышечного усилия отдельно для правой и левой ноги, а также для левой и правой руки в-каждой из задач усреднялась не менее, чем по 30 реализациям.

При проведении настоящих экспериментальных исследований установлено, что сила нажатия конечностей существенно зависит от положения тела. Основные полученные закономерности сводятся к следующему. При всех условиях эксперимента поза "30° кзади" была оптимальной в смысле точности воспроизводства заданных механических нагрузок. Подтверждением этого является сравнение средних величин - S30o, 2Г45О -

разброса мышечных усилий при наклоне спинки кресла назад от вертикали соответственно на 30°, 15° и 45°: значение ^qO составляло 0,631 - 0,021 кг, тогда как j-^o и ^^о

соответственно: 0,694 - 0,031 кг и 0,654 ¿ 0,015 кг. Показано, что суставно-мышечная проприорецепция, о которой судили

по точности выполнения задания на основании проприоцептивной чувствительности (без зрительного контроля), зависит от положения тела испытуемого. Точность воспроизводства мышечных усилий для верхних конечностей, как и ожидалось, оказалась существенно выше, чем для нижних (в среднем в 5,2 раза, а у 8 испытуемых из 20 - более, чем на порядок). Влияние возмущающих вестибулярных воздействий на точность выполнения заданных программ силовых нагрузок уменьшалось по мере увеличения угла наклона позвоночника кзади: это влияние было выражено в максимальной степени в позе "15° кзади" и в минимальной - в позе "45° кзади". Во всех случаях введение дополнительных факторов "стимуляции (вибрационная и шумовая нагрузки, виброударные воздействия) вызывало существенное превышение фоновых значений мышечных усилий, при этом особенностью вибрационного эффекта являлось уменьшение исходной асимметрии между точностью двигательных реакций правых и левых конечностей. Экспериментально установлено, что позой, способствующей выявлению имеющейся функциональной недостаточности двигательной системы, является отклонение позвоночника сидящего человека на 15° кзади.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию вестибулярной функции человека-оператора при выполнении им дозированного мышечного усилия в условиях виброударных воздействий. Представленные экспериментальные результаты получены при применении специально разработанной оригинальней методики автоматизированного анализа нистагменной реакции глаз

в реальном масштабе времени.

В соответствии с задача!ш настоящей работы все испытуемые прошли обследование по специально разработанной нами программе. Исследования проводились с применением дозированных вестибулярных стимулов как в отсутствии выполнения мышечного усилия и действия вибрации, так и при этих воздействиях. Использовалось горизонтальное отведение ЭНГ накожными хлор-серебряными электродами диаметром 6 мм, постоянная времени усиления -2 с. Адекватная вращательная стимуляция с положительным ускорением 15°/с^, скоростью вращения 45°/с^ и стоп-стимулом в течении 0,15 с осуществлялась в обоих направлениях на электро-вращающемся кресле ВУ-4М ВНЙИМАШ. Битермальный калорический тест проводился с помощью автоматического отокалориметра оригинальной конструкции, позволявшего производить орошение необходимого локуса наружного слухового прохода водой температурой 30°Си 44°С в количестве 50 мл в течение 25 с. Температура и давление жидкости контролировались в непосредственной близости от места приложения стимула. Аппликации производились в следующем порядке: правое ухо - холодная вода, затем горячая; левое ухо - горячая, холодная; правое ухо -холодная. Эти аппликации при обработке результатов на ЭВМ названы фоновыми, т.к. производились до совершения оператором мышечного усилия и до воздействия на него вибрации. Следующие аппликации были: правое ухо - горячая, левое ухо - горячая. Эти аппликации производились непосредственно перед выполнением оператором мышечных усилий и в работе названы соответственно:

мыш.усил. АД 44°С и мыш.усил. А 44°С. Следующая аппликация осуществлялась непосредственно перед комбинацией мышечного усилия и вибрационного воздействия. В зависимости от индивидуальных особенностей операторов при ней нагревалось горячей водой либо правое ухо (мыш.усил. + вибр. АД 44°С), либо левое ухо (мыш.усил. + вибр. А В 44°С). Интервал между всеми этими аппликациями составлял 4 мин., что является достаточным при данных условиях стимуляции. Интервал после указанных воздействий перед четырьмя последними аппликациями (проводившимися в следующем порядке: правое ухо - холодная, горячая, левое . ухо - горячая, холодная) составлял 45 мин. Это позволило сравнивать результаты нистагмометрии в динамике (от "фоновых" до "результирующих"). Реализация экспериментального исследования в этой серии была осуществлена с помощью комплекса электронной медицинской аппаратуры "Нихон Коден РЖ 6000". Параллельно усиленный сигнал ЭНГ регистрировался с помощью самописца . Н338 и записывался на кассетный магнитофон.. ТЕАС Я -61.

Ценность нистагмометрии как методики исследования вестибулярной функции состоит в том, что выходная реакция может быть подвергнута количественной оценке: количественными характеристиками нистагма, дающими необходимые сведения о процессах в изучаемой системе, являются: амплитуда ( Амк; ), длительность ( Тмк . ) и скорость ( V гт. = \,к. /Тык; ) медленного компонента, амплитуда, длительность и скорость .быстрого компонента (соответственно: » ' Ь^бк- =

~ ^*бк • ' "бкг, ^' а 1'а1й,е частота - величина, обратная

длительности нистагменного удара ( р7 =-^- ),

Т -I- Т мк; т 6к1

( I - проходит все целые значения от I до N ).

Разработанные нами программные средства для автоматизированной обработки результатов указанных выше проведенных биомеханических экспериментов состоят из следующих компонентов :

1. Программа перевода аналоговой информации в цифровую форму.

2. Программа предварительной обработки, упаковки и накопления информации.

3. Программа расчета характеристических величин и печати результатов.

Согласно алгоритму разработанной программы именно четыре характеристики: А}лк, А^ , Тнк, Т^ запоминаются и накапливаются для дальнейшей обработки.

Указанная разработка осуществлялась нами на базе данных литературы, опыта зарубежных авторов, а также имеющихся технических возможностей. Наиболее сложной задачей оказались создание алгоритма и правильная постановка технической задачи инженеру-программисту в процессе отладки работы программного комплекса. Результаты испытаний, проведенных на здоровых испытуемых, позволяют заключить, что эксплуатация аппаратурного и программного комплекса отличается точностью и надежностью и полностью освобождает персонал от ручного анализа ЭНГ. Результаты автоматизированного анализа параметров битер-мальной калорической пробы представляются в виде сводных

таблиц.

В заключении перечислены основные результаты и выводы, полученные в работе. В краткой формулировке они состоят в следующем:

1. Экспериментально установлено, что плавно изменяющееся, а особенно ударное вестибулярное воздействие вызывает у здоровых людей субъективную недооценку собственных мышечных усилий, что приводит к превышению обычных величин их мышечных усилий при выполнении ими привычных силовых движений в ходе операторской работы.

2. Вестибулярные воздействия, вектор которых имеет фронтальное направление, вызывают асимметричную мышечную реакцию в виде превышения мышечных усилий, создаваемых гомолатераль-ной конечностью, по сравнению с мышечными усилиями контрала-теральной конечности, совершаемыми в ходе выполнения привычных силовых движений.

3. Выявлена закономерность: вибрационное воздействие интенсивностью 0,3 ^ и частотой Р1 =23 Гц, оказывая незначительное влияние на точность выполнения заданных программ силовых нагрузок, вызывает уменьшение асимметрии как низших, так к верхних конечностей, возникшей под влиянием вестибулярной стимуляции.

4. Экспериментально установлено, что поза сидящего оператора, соответствующая углу наклона туловища 30° кзади от вертикали, является оптимальной в смысле точности воспроизводства заданных силовых нагрузок при низкоинтенсивных виороударных

воздействиях.

5. Экспериментально установлено, что в условиях низкоинтенсивных виброударньгх воздействий позой, способствующей максимальному выявлению имеющейся функциональной недостаточности двигательной системы, является отклонение позвоночника сидящего человека на 15° кзади.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Королева И.Н. Биофизика вестибулярной рецепции. - В кн. : I Всесоюзный Биофизический съезд. Тез. докл. М.: Наука, 1982. соавт. Петухов C.B., Шалагин В.И.

2. Королева И.Н. Функциональные асимметрии и работа оператора при вибровоздействиях. - В кн.: 1У Всесоюзный симпозиум "Влияние вибраций на организм человека и проблемы виброзащиты". Тез. докл. М.: Наука, 1982.

3. Королева И.Н., Булаев Ю.О. Влияние положения позвоночника на двигательные реакции верхних и нижних конечностей. -В кн.: Медицинская биомеханика. Тез. докл. Международной конференции "Достижения биомеханики в медицине", Рига, 1986, т.2, с. 510-513.

4. Королева И.Н., Петухов C.B., Булаев D.O. Влияние линейных, ударных и вибрационных ускорений на точность реализации оператором программ силовых нагрузок. - Космическая биология и авиакосмическая медицина, 1987, № 2, с. 34-36.

5. Потемкин БД., Королева И.Н., Скворчевский А.К., Миль ко М.М*--Информационно-измерительный комплекс для исследования динамических характеристик человека-оператора при вибрационных: воздействиях. - II Всероссийская конференция по биомеханике. Памяти Н.Бернштейна. -Н.Новгород, 1994.

5, Bulaev Y.O., Koroleva I.N. Vibration And Impulsive Effects On Force Load Relization Accuracy la Man. - Second International CISM-IFTOMM Symposium "Man Under Vibration", Proceedings, Moscow, USSR, April 8-12, 1985.

?. Koroleva I.11. Asymetry of Movement Reactions Under Conditions of Vibration and Impulsive Force Influences on Man-Operator. - In Abstracts, Symmetry of Structure, Interdisciplinary Symmetry Syraposia, 1., 1339, Budapest, Hungary, vol. 1, p, 277-279.

8. Koroleva I.N. Vibration and Impact Load Effects on the Man-operator Motor Characteristics. International Symposium, Mechanisms of Acoustical Bioeffects. Abstracts. 1990, PUSHCHIHO, USSR.