И.В. ИВАНОВ, Н.С. ПЕТРАКОВА

Рецензенты:

Калужский аграрный колледж (преподаватель ветеринарных дисциплин И.Р. Щедрова)

Кафедра ветеринарии и физиологии животных КФ РГАУ – МСХА (зав. кафедрой, д.б.н., профессор В.Н. Коршунов)

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ В ВЕ-

ТЕРИНАРИИ: Учебное пособие: Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «ветеринария». – Калуга: КФ РГАУ – МСХА, 2012. – 43 с.

Учебное пособие рассматривает различные физические методы диагностики и лечения животных и человека, используемые в ветеринарной и медицинской практике. Пособие является приложением к курсу биологической физики для студентов, обучающихся по специальности «ветеринария». Материал структурирован по основным разделам физики с целью формирования у студентов ясного понимания, на каких законах базируется тот или иной физический метод диагностики или лечения.

Для студентов вузов, обучающихся по специальности «ветеринария», а также преподавателей, осуществляющих подготовку по дисциплине «биологическая физика». Может быть использовано в практической деятельности ветеринарного врача.

Рассмотрено и рекомендовано к изданию учебно-методической комиссией зооинженерного факультета по специальности «ветеринария», протокол № 2 от 14.02.12.

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава IV. ОПТИКА

§8. Биологическое действие инфракрасного излучения и его применение в ветеринарии 29

§9. Биологическое действие ультрафиолетового излучения и его применение в ветерина-

3

Введение

В настоящее время взаимодействие физики и биологии привело к созданию новых технологий и технических средств, используемых в ветеринарии. На вооружение ветеринарных врачей поступает новейшая диагностическая и исследовательская аппаратура, источники лазерного излучения, приборы для автоматической регистрации физиологических процессов в организме животных, терапевтическое и хирургическое оборудование. Нет такой области ветеринарии, которая не пользовалась бы физическими приборами и не применяла бы физических и биофизических методов для диагностики, лечения и исследования.

Перевод современного животноводства на индустриальные рельсы поставил перед ветеринарными специалистами много новых проблем. Дело в том, что животноводческие и птицеводческие комплексы оснащены множеством механизмов и аппаратов, которые, с одной стороны, повышают эффективность производства, а с другой, отрицательно сказываются на жизнедеятельности и продуктивности животных, находящихся в условиях, сильно отличающихся от природных. Гиподинамия, вибрации, производственные шумы, несбалансированное питание или температурный режим в помещениях, электромагнитные поля, искусственное освещение и другие факторы приводят к заболеваниям сельскохозяйственных животных, зачастую хроническим. Предусмотреть и исключить абсолютно все негативные факторы невозможно, поэтому домашние животные нуждаются в постоянном наблюдении ветеринарных врачей, умеющих осмысленно обращаться с диагностическим, терапевтическим и хирургическим оборудованием. А любой из современных приборов – прежде всего физический прибор.

Поэтому в данном учебном пособии приведены различные физические методы диагностики и лечения животных и человека, используемые в ветеринарной и медицинской практике. Пособие является приложением к курсу биологической физики для студентов, обучающихся по специальности «ветеринария». Материал структурирован по основным разделам физики с целью формирования у студентов ясного понимания, на каких законах базируется тот или иной физический метод диагностики или лечения.

Учебное пособие может быть использовано в практической деятельности ветеринарного врача.

4

Глава I. МЕХАНИКА

Почему движение – это жизнь (вместо предисловия)

Непременным следствием содержания животных на фермах и производственных комплексах является ограничение их двигательной активности, что неизбежно приводит к гиподинамии – снижению силы мышечных сокращений и уменьшению тонуса всей мышечной системы. Это приводит к глубоким структурным изменениям в организме: увеличивается содержание коллагена в мышцах, изменяются ядерно-плазменные соотношения в клетках, животные рождаются со слабоминерализованным скелетом, прочность костей снижается и т.д. Исследования последних лет показали, что катастрофическое влияние гиподинамии на кровообращение всего организма тесно связано с уменьшением деформаций тканей и органов, происходящих в процессе двигательной активности.

Упругие деформации, возникающие в костях, мышцах и связках во время движения животного, способствуют выведению крови из этих органов. Поэтому гиподинамия приводит к нарушению венозного оттока от трубчатых костей: просвет кровеносных сосудов уменьшается, стенки вен становятся толще, прочность стенок на разрыв снижается. Выведению венозной крови как раз и способствует энергия упругих деформаций кости при движении.

Кроме того, в костях и мышцах находятся механорецепторы, которые при раздражении в процессе движения посылают импульсы в мозг. Без такой импульсации мозг нормально функционировать не может. Хорошо известно, что если человек долгое время стоит по стойке «смирно», то нарушается кровообращение мозга, и наступает обморок. Таким образом, ослабление двигательной активности нарушает кровообращение мозга.

Как же «действует» энергия деформации в процессах движения? При движении все системы организма подвергаются не статическим, а переменным нагрузкам сжатия и растяжения. Объемная плотность энергии упругой деформации пропорциональна квадрату относительной деформации, и поэтому даже небольшое изменение этой величины вызывает существенное изменение энергии деформации. Оказалось, что при периодическом изменении нагрузки в процессе движения энергия деформации тканей не просто рассеивается в организме и переходит в теплоту, но перед этим совершает работу, облегчающую протекание ряда физиологических процессов. Так, кинетическая энергия мышц и костей переходит при сжатии в потенциальную энергию, которая затем совершает работу по выведению из органов крови и лимфы и перемещению их в сторону сердца, а также по проведению электрических импульсов по нервам от механорецепторов в сторону мозга. Это значит, что деформации опорно-двигательного аппарата необходимы прежде всего той системе, которая обслуживает обмен веществ. Чем больше (до определенного предела) такой механической (неметаболической) энергии расходуется на физиологические процессы, тем меньше требуется метаболической энергии. Таким образом, была установлена связь между деформациями опор-

5

но-двигательного аппарата и функционированием организма в целом. И блестяще подтверждена поговорка «движение – это жизнь».

Поэтому не стоит пренебрегать таким простым и дешевым «физическим методом», как обычная прогулка на свежем воздухе. Данная «процедура», проводимая регулярно, в комплексе с полноценным питанием сохранит организм от различных заболеваний и позволит избежать многих процедур, о которых далее пойдет речь.

§ 1. Измерение давления крови и пульса

Прежде чем рассказать о методах измерения пульса и давления крови вспомним некоторые физические закономерности движения крови в сосудистой системе. Начнем с того, как работает сердце.

Сердце птиц, млекопитающих и человека представляет собой полый мышечный орган, состоящий из двух предсердий и двух желудочков. Оно располагается в грудной полости. Левая и правая стороны сердца разделены сплошной мышечной перегородкой. На границе между желудочками и предсердиями имеются отверстия, которые могут закрываться и открываться при помощи специальных клапанов. Клапаны состоят из створок, которые открываются только в полость желудочков, благодаря чему обеспечивается движение крови в одном направлении. В левой половине сердца клапан образован двумя створками и называется двустворчатым. Между правым предсердием и правым желудочком находится трехстворчатый клапан. Между желудочками и артериями находятся полулунные клапаны. Они также обеспечивают ток крови в одном направлении – из желудочков в артерии.

Левая и правая половины сердца сообщаются между собой через кровеносные сосуды, образующие вместе с сердцем кровеносную систему. Ее можно представить как единую трубу, обеспечивающую неразрывность потока крови, рис. 1. Кровь в организме птиц и млекопитающих движется непрерывным потоком по двум кругам кровообращения большому и малому.

В работе сердца, состоящей в перекачивании крови, выделяют три фазы: сокращение предсердий, сокращение желудочков и пауза, когда желудочки и предсердия одновременно расслаблены. Сокращение сердца называется систолой, расслабление – диастолой. У человека систола длится около 0,3 с, диастола около 0,7 с, так что за одну минуту сердце человека сокращается примерно 60-70 раз. Чередование работы и отдыха каждого из отделов сердца обеспечивает неутомляемость сердечной мышцы.

Во время систолы левый желудочек 1, сокращаясь, создает избыточное над атмосферным артериальное давление (у человека ~ 120 мм рт. ст.) и выталкивает артериальную кровь (объем ~ 60 см3) в аорту 2. От нее кровь через артерии, артериолы и капилляры попадает во все органы 3, отдает им кислород и питательные вещества и забирает от них углекислый газ и продукты выделения. Из органов венозная кровь в период расслабления сердца или диа-

6

Объем крови, выбрасываемой каждым желудочком (систолический объем) различен для разных животных и зависит от их возраста и массы. Так, у лошади он порядка 850 см3, у крупного рогатого скота 580 см3, у овцы 55 см3, у собаки 15 см3. Частота сердечных сокращений (в минуту) тоже разная: у лошади 30-40, у крупного рогатого скота и овцы 60-80, у собаки 100120. Поэтому мощность сердца разная, например, у коровы 30-40 Вт.

Рассматривая работу кругов кровообращения, мы убедились, что кровь течет в них непрерывным потоком. Выходя из аорты, кровь движется далее по разветвляющимся элементам кровеносной системы и, попадая в капилляры, выполняет свою основную функцию – снабжает кислородом и питательными веществами клетки тканей и забирает от них углекислый газ и другие продукты метаболизма.

Суммарное сечение капилляров примерно в 800-1000 раз больше сечения аорты, поэтому из уравнения неразрывности потока следует, что скорость крови в капиллярах должна быть во столько же раз меньше скорости крови в аорте (в аорте средняя скорость порядка 0,5 м/с, а в капиллярах – 0,5 мм/с). Замедление тока крови в капиллярах имеет важное физиологическое значение, так как при большой скорости кровь не успевала бы обмениваться растворенными в ней веществами с клетками и тканями. Кроме того, не выдержали бы нагрузки тончайшие стенки капилляров.

В системе разветвляющихся капилляров не только уменьшается скорость кровотока, но и снижается давление крови (избыточное над атмосферным). По сравнению с аортой и крупными артериями давление в артериолах1 падает примерно в 2-3 раза, а в капиллярах в 8-10 раз.

Стенки кровеносных сосудов неодинаковы по своему строению. В отличие от других сосудов аорта и крупные артерии имеют эластичные стенки, мышечные клетки которых оплетены волокнами эластина и коллагена. Волокна эластина очень упругие и легкорастяжимые (относительные деформации до 200-300%). Коллаген более жесткий и растягивается труднее (предельная деформация до 10%). При небольших растяжениях молекулы коллагена нерасправлены, и упругие свойства сосуда определяются волокнами эластина с маленьким модулем упругости. Сосуд сравнительно мягкий. При большом растяжении молекулы коллагена расправляются и начинают растягиваться, и упругие свойства сосуда определяются уже волокнами коллагена с большим модулем упругости. Сосуд становится жестким. Так мышечная ткань осуществляет регулирование кровеносного русла.

Течение крови в аорте и крупных артериях обладает определенной спецификой. Сердце как насос каждый раз проталкивает кровь в аорту, уже наполненную кровью. Поскольку стенки аорты эластичные, то вблизи сердца они растягиваются, чтобы вместить выталкиваемую порцию крови, рис. 2. Когда давление в левом желудочке падает, клапан закрывается, стенка аорты сокращается, и потенциальная энергия деформации стенки переходит в кинетическую энергию крови, в результате чего избыток крови переходит в сле-

1 Мелкие конечные разветвления артерий, переходящие в капилляры.

8