Часть первая. ОБЩАЯ НОЗОЛОГИЯ

Различные физические, химические, биологические факторы внешней среды, с которыми постоянно сталкивается человек, могут стать болезнетворными, если они превосходят адаптационные возможности организма или в случае изменения его реактивности. Кроме того, за последнее столетие в результате научно-технического прогресса в среде обитания человека возникли такие чрезвычайные повреждающие факторы, в отношении которых организм человека не располагает эволюционно выработанными механизмами компенсации и приспособления. И поэтому воздействие этих факторов может привести за короткий срок к тяжелым последствиям. Такие факторы принято обозначать как "экстремальные". К ним можно отнести искусственную ионизирующую радиацию (взрывы атомных бомб), космические факторы (перегрузки, невесомость), гипербария и некоторые другие факторы.

Степень болезнетворности любых факторов внешней среды относительна и зависит от сопутствующих условий внешней и внутренней среды организма. Влияние всех этих факторов на организм человека происходит в конкретных социальных условиях существования, которые имеют большое, нередко решающее значение в возникновении заболеваний (см. § 14).

Механическая энергия оказывает на организм местное и общее повреждающее действие. Результат действия оказывается различным в зависимости от величины прилагаемой энергии и характера физиологических, физико-химических и механических свойств тканей и органов.

Изменения, возникающие в организме под влиянием механической энергии, составляют предмет изучения относительно нового раздела медицинской науки - биосопромата. В биологических структурах, так же как и во всяком физическом теле, при действии механических сил возникает деформация, которая может быть упругой и пластической. При деформации в теле возникает особое состояние, называемое "напряжением". Наибольшее напряжение, при котором деформация сохраняет упругий характер, называется пределом упругости. Напряжение, при котором тело разрушается, называется пределом прочности. Ниже приводятся величины предела прочности некоторых тканей человека (Обысов А. С., Николаев В. Р., 1963).

Приведенные величины являются ориентировочными, так как механические свойства живых тканей различаются в значительной степени не только у разных людей, но даже у одного и того же человека в зависимости от возраста, состояния здоровья, питания, тренировки к физической нагрузке и т. д.

При повреждающем действии механической энергии на организм человека могут возникать самые различные сочетания сил на ткани и органы. В основном эти силы, вызывающие растяжение (например, в связках, сухожилиях, мышцах, верхних конечностях), сжатие (позвоночного столба, нижних конечностей, мягких тканей) и изгиб (позвоночник, кости таза, кости конечностей и т. п.). Если нагрузка превосходит предел прочности соответствующих структур, происходит их разрушение, например переломы костей, разрывы связок и др. Могут возникнуть также вывихи костей в суставах, разрывы мышц, повреждения кожных покровов.

§ 28. Растяжение и разрыв

Растяжение под влиянием механических сил свойственно всем живым структурам. Показателем растяжимости является относительное удлинение - ε = Δl/l, где l- исходная длина, Δl - прирост длины под действием приложенной силы.

Результат действия приложенной силы зависит от механической прочности структур. Механическая прочность определяется той предельной нагрузкой, которая необходима для полного разрыва испытуемого тела. Например, разрывающая сила (кг/см²) для кости равна 800, для сухожилий 625, для сосудов 13-15 и для мышц 4-5.

Сопротивление разрыву комбинаций отдельных тканей, составляющих структуру органа, как правило, выше, чем при испытании на разрыв отдельно взятых тканей, входящих в состав этой структуры. Например, как установлено путем испытаний на трупном материале, чтобы вырвать бедренную кость из тазобедренного сустава, требуется приложить силу в 1000 кг/см², т. е. большую, чем для разрыва кости и сухожилия в отдельности.

Результат действия растягивающей силы зависит от исходного состояния тканей. Например, сокращающаяся мышца менее растяжима, чем мышца, находящаяся в состоянии покоя. Упругость и растяжимость тканей значительно меняются при патологических процессах. Так воспаленные ткани разрываются при приложении меньшей разрывающей силы, чем здоровые ткани.

Сильные растяжения могут встречаться в условиях боевых и бытовых травм, когда разрушаются все тканевые структуры (кожа, мышцы, кости, связки и др.) вплоть до отрыва частей тела, конечностей и т. д.

При менее сильных воздействиях имеет значение повторность и длительность растяжения, причем более патогенны многократные воздействия, которые могут приводить, например, к ослаблению связочного аппарата, разбалтыванию суставов и привычному вывиху. Возможно растяжение полых органов (желудка, кишечника, мочевого пузыря) при чрезмерном заполнении их в результате задержки эвакуации. Это может привести к атрофии гладкой мускулатуры и железистого аппарата, истончению стенок органа, понижению секреторной и двигательной функции и т. п. При аневризмах в результате длительного растяжения атрофируются стенки кровеносных сосудов и может возникнуть разрыв их, сопровождающийся сильным кровотечением.

§ 29. Сжатие (сдавление)

Устойчивость тканей к сжатию также различна. Наибольшей устойчивостью обладают кости и опорно-двигательный аппарат. Элементы опорно-двигательного аппарата человека, особенно кости и связки, и в физиологических условиях несут значительную и разнообразную механическую нагрузку как от собственной массы тела, так и от мышечных усилий при ходьбе, работе и пр., и устойчивость их к давлению очень высокая. Так по данным Обысова (1963), устойчивость к давлению бедренной кости составляет 1500 кг, большеберцовой кости - 1600-1800 кг, межпозвоночных дисков у подростка - до 1400 кг, у пожилого человека - 640 кг.

Значительно более чувствительными к сжатию оказываются мягкие ткани, главным образом потому, что даже при незначительном сдавлении в них возникают нарушения кровообращения и питания. Продолжительное локальное сдавление приводит к омертвению тканей - некрозам, пролежням. При сдавлении растущих тканей их рост замедляется или совсем прекращается.

Длительное сдавление тела человека в целом и в особенности мягких тканей случается при обвалах земляных массивов, зданий (при землетрясениях), при взрывах бомб и т. п. Вскоре после освобождения человека из-под завала (декомпрессии) возникают тяжелые функциональные и морфологические расстройства "синдром длительного раздавливания". Сразу после декомпрессии состояние больного напоминает таковое при травматическом шоке, позже присоединяется нарастающая недостаточность функции почек. Мочеотделение резко уменьшается (олигурия), нарушены и процесс фильтрации в клубочках почек, и процесс реабсорбции в канальцах. В поврежденных в результате сдавления мягких тканях образуются и накапливаются биологически активные вещества ("гормоны повреждения"), например ионы калия, креатин, миоглобин, гипотензивные амины - гистамин и др., которые оказывают и местное, и общетоксическое действие на организм (снижение артериального давления, нарушения функции почек и др.). На месте их образования эти вещества способствуют повышению проницаемости стенок капилляров, переходу плазмы крови в ткани и развитию резкого отека в зоне повреждения. Количество отечной жидкости в экспериментах по изучению синдрома раздавливания достигало 4-5% от массы тела.

Переход плазмы в поврежденные ткани приводит к уменьшению объема и увеличению вязкости циркулирующей крови, что в свою очередь способствует ослаблению работы сердца, перераспределению крови, понижению сосудистого тонуса и гипоксии циркуляторного типа.

§ 30. Удар

Удар - совокупность механических явлений, возникающих при встрече движущихся тел (или движущегося тела с преградой). При ударе скорости тел резко меняются за очень короткий промежуток времени и возникают упругие и остаточные деформации соударяющихся тел. Степень деформации (повреждения) будет больше в менее упругих телах. В результате удара в живых структурах происходят разрывы мягких тканей и кровеносных сосудов, кровотечения, переломы костей, повреждения внутренних органов и пр.

Последствия удара в живом организме травма - зависят от природы травмирующего предмета (возможен удар тупым или острым предметом, холодным или огнестрельным оружием, удар воздушной волны и т. д.), скорости движения тел, площади соприкосновения травмирующего предмета с живым телом и от состояния тканей и организма в целом. Например, артиллерийские снаряды и пули, обладающие огромной кинетической энергией, проникают в тело человека с очень большой скоростью (начальная скорость пули 800-900 м/с). В момент удара пули или снаряда о живое тело в тканях возникает ударная волна, распространяющаяся со скоростью звука в воде (1442 м/с) и вызывающая повреждение тканей далеко за пределами раневого канала, главным образом на стыке тканевых структур различной плотности.

При ударах тупым предметом и относительно большой площади соприкосновения с телом возможны отраженные повреждения внутренних органов, в то время как целость наружных покровов не нарушается, например разрывы внутренностей при ударе по брюшной стенке, сотрясение мозга при ушибах головы и т. п.

Механическое повреждение, как правило, сопровождается раздражением нервных элементов, прежде всего специфических (болевых и тактильных) рецепторов, а при обширных травмах - и нервных стволов, проходящих в поврежденных тканях. Ощущение боли, обусловленное афферентной импульсацией из зоны повреждения, служит сигналом для включения механизмов аварийной регуляции и срочных защитно-компенсаторных реакций (вазоконстрикция, выброс гормонов коры надпочечников, повышение свертываемости крови и др.).

Однако если повреждению подвергаются обширные рецепторные поля или значительное количество нервных волокон и стволов, афферентная импульсация становится чрезмерно интенсивной (например, при множественных переломах, отрывах конечностей, завалах и пр.), механизмы аварийного регулирования оказываются недостаточными, защитно-компенсаторные реакции не способны сохранить жизненно важные функции на надлежащем уровне, возникает общая реакция организма на механическую травму - травматический шок (см. § 27).

§ 31. Повреждающее действие звука и шума

Звуковые колебания, воспринимаемые человеческим ухом (16-20 000 Гц), могут оказывать повреждающее действие при превышении интенсивности звука выше 1 МкВт/см². При 3 КВт/см² и выше возникают ощущения, не связанные со слуховым анализатором, но нарушающие общее состояние организма: возможны судороги, паралич, полная потеря сознания.

Более выраженное повреждающее действие вызывает шум, т. е. звуки, представляющие собой сочетания множества различных тонов, частота, форма, интенсивность и продолжительность действия которых беспорядочно меняются.

Вредность шума связана с его громкостью и спектральным составом. В зависимости от частоты колебаний, на которые приходится максимальная интенсивность, шумы разделяются на низко-, средне- и высокочастотные. Последние имеют наибольшую вредность (табл. 3). Нормально допустимым уровнем шума считается 40-50 дБ.

Регулярное действие шума в течение длительного времени может привести к глухоте. Вначале развивается преходящее слуховое утомление - временный сдвиг порога слышимости, а в дальнейшем и потеря слуха.

При интенсивных шумах (100 дБ и больше) возникают нарушения высшей нервной деятельности. Постоянно действующий шум даже небольшой интенсивности приводит к быстрому утомлению, ухудшению памяти, снижению внимания, работоспособности, повышенной раздражительности. При шумах значительной интенсивности функциональные расстройства развиваются быстрее и более выражены. Процент заболеваний нервной системы у лиц, подвергающихся шумовому воздействию, тем больше, чем выше частота шума. Так, отмечено возникновение неврозов у 70% испытателей моторов.

Шум большой интенсивности и частоты вызывает функциональные расстройства сердечно-сосудистой системы, что проявляется в неустойчивости артериального давления. Эти колебания обусловлены, по-видимому, резко возрастающей лабильностью нервной системы со вторичным нарушением регуляции сосудистого тонуса. Возможны также изменения в электрокардиограмме, причем они весьма разнообразны: синусовая брадикардия, аритмия, удлинение интервала Р-Q, уширение комплекса QRS и т. д. Изменения функционального состояния миокарда зависят, по-видимому, как от лабильности центральных механизмов регуляции, так и от нарушения кровоснабжения сердечной мышцы в результате повышения тонуса коронарных сосудов.

Действие ультразвука. Ультразвук - механические колебания и волны, частота которых превышает 20 кГц, применяется в медицине с диагностической и лечебной целью.

Использование ультразвуковых колебаний в диагностических целях основано на неодинаковой скорости распространения и степени поглощения и отражения этих волн в различных биологических средах и структурах. "Озвучивание" ультразвуком дает возможность обнаружить форму и локализацию опухоли мозга, места перелома и сращения костей, измерить размеры сердца в динамике и т. д.

Ультразвуковая терапия основана на тепловом и механическом действии ультразвуковой волны на ткани. При незначительных мощностях ультразвук повышает проницаемость клеточных мембран, активирует процессы тканевого обмена.

Ультразвук значительной интенсивности оказывает повреждающее действие на отдельные клетки, ткани и на организм в целом. Под воздействием ультразвуковой волны нарушается непрерывность тока крови в капиллярах, а эритроциты совершают вращательные движения. Возникают вращательные движения гранул зернистых лейкоцитов (эозинофилов и базофилов), возможна дегрануляция клеток.

Озвучивание интенсивными дозами ультразвука приводит к нарушению как клеточных, так и ультраструктурных мембран - митохондрий, эндоплазматического ретикулума и др. Возможно, что интенсивные дозы ультразвука могут вызывать в клетках явления кавитации - образование микроскопических полостей с последующим быстрым их захлопыванием, что сопровождается интенсивными гидравлическими ударами.

Механизм действия ультразвуковых волн на организм в целом зависит также и от их теплового эффекта. Известно, что интенсивность ультразвуковых волн убывает по пути их распространения в организме. Убывание интенсивности волн связано с поглощением энергии в тканях. Поглощенная средой ультразвуковая энергия переходит в другие виды энергии, преимущественно в тепловую. Возникающее тепло может оказаться столь значительным, что вызовет местный перегрев тканей и соответствующие этому патологические изменения. Образующееся тепло неравномерно распределяется в озвучиваемом организме, что может объяснить избирательность действия ультразвуковых волн на отдельные ткани. Так повышение температуры особенно выражено в надкостнице, что может вызвать резкую боль. Избирательно нагреваются в поле ультразвуковых волн периферические нервы. Показана избирательность действия ультразвуковых волн на разные элементы нервной ткани, при этом белое вещество мозга легче поражается, чем серое вещество. Возможно избирательным действием ультразвуковых волн на нервную систему объясняются некоторые невралгические и вегетативные расстройства, возникающие у специалистов, длительное время работающих с ультразвуковым оборудованием: могут появиться головные боли, быстрая утомляемость, расстройства сна, раздражительность, повышение чувствительности к звукам.

Продолжение: Глава 2. Повреждающее действие ускорений и невесомости на организм

К оглавлению