6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Основы_медицинской_реабилитологии_Медведев_А_С_2010

дующем преобладает угнетение ее функций в виде вегетативной дистонии. Микроволны, воздействуя на организм, могут извращать некоторые приспособительные реакции, при этом, как прави­ ло, нарушается условно-рефлекторная деятельность. Выраженность физиологического эффекта ЭМ-излучения существенно зависит от функционального состояния ЦНС, которое также определяет скорость развития патологических изменений, возникающих под действием ЭМП. Например, животные со слабым типом нервной деятельности более чувствительны к СВЧ-излучению по сравнению с животными с сильным типом нервной деятельности.

ЭМП могут стимулировать физиологические КПР, которые имеют положительное терапевтическое значение. Например, мест­ ный тепловой эффект ЭМП, вызывающий артериальную гиперемию, может оказывать положительное воздействие при лечении воспалительного процесса. В небольших дозах ЭМП напрямую стимулируют активность некоторых ферментных систем, активизируя обмен веществ. К положительным эффектам воздействия ЭМП следует отнести стимуляцию ЦНС: активизацию функций дыхательной и сердечно-сосудистой систем (рефлектор­ ное учащение дыхания, расширение сосудов, тахикардия), усиление функций передней доли гипофиза и коры надпочечников. Кроме того, ЭМИ стимулируют выработку антител, повышают бактерицидные свойства крови, фагоцитарную активность лейкоцитов и клеток ретикулоэндотелиальной системы. Последний эффект обусловлен непосредственным действием микроволн на клетки.

Механизм биологического действия лазерного излучения.

Тип биологических проявлений лазерного облучения зависит от конкретных его параметров излучения (мощности и длительности импульса). В целом характер эффектов, развивающихся в клет­ ках и тканях при облучении, обусловлен колоссальной концент­ рацией световой энергии в чрезвычайно малом пространстве. По механизму своего биологического действия лазерное излучение (ЛИ) существенно отличается от излучений других видов. Для газовых лазеров с непрерывным режимом генерации и для маломощных импульсных лазеров при достаточной длительно-

231

сти их импульса наиболее характерно тепловое действие. По мере укорочения импульса и роста его энергии на первый план выступает ударный эффект в сочетании с фотохимическими и фото­ электрическими явлениями в тканях. От длины волны зависит избирательность воздействия лазерного луча на определенные биологические структуры. В частности, на коферменты, пурины и аминокислоты, имеющие максимум поглощения энергии

вультрафиолетовой части спектра, наиболее активное воздейст­ вие окажут лазеры, генерирующие излучения с длиной волны менее 400 нм, тогда как для гемоглобина и дыхательного фермента цитохрома С, имеющих максимум поглощения энергии

всине-зеленой части спектра, наиболее действенными будут лу­ чи аргонового лазера с длиной волны 490 нм. Вместе с тем вследствие высокой энергетической плотности лазерного луча даже при воздействии излучения, не имеющего сродства по длине волны к облучаемой структуре, может наблюдаться сильный биологический эффект. Относительно низкоинтенсивное ЛИ может вызывать перестройку клеточного метаболизма, оказывая влияние на течение окислительно-восстановительных процессов.

На конечные результаты взаимодействия ЛИ с биосубстратами существенное влияние оказывают также такие специфи-

ческие свойства облучаемых структур, как их теплоемкость

итеплопроводность, насыщенность водой и пигментом, их механические и акустические качества. Именно от конкретных свойств облучаемых тканей зависит количество поглощенной

иотраженной ими энергии. Активно поглощают лазерные лучи гемоглобин, меланин, серое вещество мозга (по сравнению с белым), радужка глаза (по сравнению с роговицей) и др. Поглощенная энергия может преобразовываться и излучаться уже с другой длиной волны, инициируя фотохимические процессы, что в свою очередь может вести к вторичному повреждению облученных тканей. Таким образом, при действии ЛИ в био­ логических тканях развивается сложный комплекс изменений, являющихся результатом взаимодействия с тканями ряда факторов, среди которых на первый план выступают термический

иударный эффекты.

232

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Термический эффект ЛИ особенно отчетливо проявляется в пигментированных тканях. В зависимости от величины поглощенной энергии может наблюдаться либо мгновенное испарение вещества, либо развитие ожога различной выраженности. При этом вследствие чрезвычайной кратковременности лазерного воз­ действия, быстрой термостабилизации и малой теплопроводности большинства биологических структур возникающие термоочаги четко отграничены от окружающих тканей, напоминая электрокоагуляционные ожоги при поражениях электротоком. Термический эффект всегда строго локализован. Непосредственный очаг поражения может быть расположен и в глубине, по хо­ ду прохождения луча, при абсолютно неповрежденной коже. Это зависит как от степени пигментированности тканей по ходу лу­ ча, так и от фокусировки его на глубине облучаемого объекта. Подобного рода особенность позволяет использовать лазерное излучение, например, для лечения поражений, локализованных на сетчатке глаза.

С тепловым влиянием тесно связан и ударный эффект лазерного воздействия. Тепловая энергия, выделяющаяся в месте фокусирования лазерных лучей, инициирует тепловое объемное расширение тканей, что в свою очередь сопровождается давлением на окружающие структуры и их деформацией. Определенное значение в развитии этого эффекта принадлежит также удар­ ной волне, возникающей при мгновенном испарении частиц ткани в месте облучения. Она распространяется в окружающих тканях сначала с ультразвуковой скоростью, затем со звуковой и, наконец, со скоростью ниже звуковой. Поэтому эффект ударной волны может отмечаться даже на значительном расстоянии от места непосредственного облучения. Давление ударной волны может достигать значительных величин. Особенно опасны случаи возникновения ударной волны за счет теплового объемного расширения в сочетании с парообразованием в замкнутых полостях (полость черепа, глаза, грудная клетка и др.). Иногда могут регистрироваться явления кавитации, т. е. образования по­ лостей вследствие быстрого испарения частиц вещества. Образующиеся каверны, спадаясь после прохождения ударной волны,

233

в свою очередь приводят к дополнительному компрессионному удару.

ЛИ помимо теплового и ударного эффекта вследствие своей большой энергетической плотности индуцирует возникновение или изменение напряжения существующих в биообъектах элект­ рических и магнитных полей. При действии достаточно мощных лазерных излучений напряженность возникающего электрического поля может достигать 107 В/см2, что достаточно для ослаб­ ления и даже разрыва химических связей, образования свободных радикалов, катализа различных химических реакций. Таким образом, под влиянием ЛИ возможно появление разнообразных

фотохимических и фотоэлектрических эффектов.

Поскольку повреждающее действие на биологические объекты оказывает лишь лазерное излучение достаточно высокой мощ­ ности, принято считать, что в обычных производственных условиях подобные ситуации могут возникать только в случае грубых нарушений техники безопасности. Вместе с тем в процессе работы с лазерными установками обслуживающий персонал мо­ жет подвергаться длительному воздействию маломощных как пря­ мых, так и диффузно-отраженных и рассеянных лазерных излучений, биологическое действие которых на организм работающих изучено недостаточно.

Механизм биологического действия шума. Повреждающее действие шума определяется его мощностью и частотой, при этом наиболее вредны высокочастотные шумы. Различают специфическое и неспецифическое действие шума на организм человека.

Небольшие шумовые воздействия до 35 дБ могут вызвать нарушения сна. Шум порядка 55–75 дБ оказывает раздражающее действие на вегетативную нервную систему, а при его уровне более 90 дБ наблюдается постепенное ослабление слуха, сильное эмоциональное угнетение или, наоборот, возбуждение нервной системы (гипертонические кризы, язвенная болезнь и т. д.). Шум силой свыше 110 дБ приводит к так называемому шумовому опьянению, выражающемуся в возбуждении, аналогичном по субъективным ощущениям алкогольному опьянению. Длительное действие шума вызывает изменение физиологических реакций,

234

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

нарушение сна, психического и соматического здоровья, снижение работоспособности и слухового восприятия. Шум не только оказывает непосредственное негативное влияние на организм, но и влияет на распространенность различных видов патологии, значительно изменяя характер и силу ответных реакции организ­ ма на воздействие других агентов внешней среды. Так, например, он существенно усиливает воздействие сернистого ангид­ рида, двуокиси углерода на состояние нервной системы у детей, увеличивая частоту патологических отклонений.

Первичное действие шума связано с нарушением функции слуховогоанализатора. Поток звуковой энергии, вызывая меха­ нические колебания покоящегося на базилярной мембране кортиевого органа, инициирует в нем химические реакции и элект­ рические импульсы, которые могут привести к его повреждению. В основе патологического повреждения лежит длительное возбуждение звуковоспринимающего аппарата, приводящее к на­ рушению обменных процессов в нем и, как следствие, к возникновению дегенеративных изменений в окончаниях предверноулиткового нерва и клетках кортиевого органа. Шумы с уровнем 80–100 дБ и выше довольно быстро вызывают снижение слуха и развитие тугоухости. Начальные стадии нарушения слуха проявляются смещением порога слышимости. Повреждающее дейст­ вие шума на звуковой анализатор зависит от индивидуальной чувствительности организма и более выражено при аномалиях строения слухового аппарата или его заболеваниях.

Неспецифическое повреждающее действие шума связано с индуцированием им возбуждения в коре больших полушарий головного мозга, гипоталамусе и спинном мозге. Перво-

начально развивается запредельное торможение ЦНС. Возникаю­ щее в дальнейшем истощение процессов торможения приводит к преобладанию возбуждения, что проявляется в повышении раз­ дражительности, эмоциональной неустойчивости, ухудшении па­ мяти, снижении внимания и работоспособности. Перевозбуждение ЦНС приводит к формированию стресс-реакции, а перевозбуждение нейронных структур спинного мозга и прежде всего центров вегетативной нервной системы вызывает изменение функ­

235

ций многих внутренних органов. В результате длительного воздействия интенсивного шума развивается шумовая болезнь – общее заболевание организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечно-сосудистой сис­ тем, органов желудочно-кишечного тракта.

Механизм биологического действия ультразвука. Биологи-

ческие эффекты ультразвука определяются уровнем звукового давления и параметрами ультразвуковой волны. Биологическое действие контактного ультразвука вызывает полиморфные изме­ нения почти во всех тканях, органах и системах в зависимости от степени их резистентности к ультразвуку, которая определяет­ ся строением, плотностью, состоянием кровообращения и метаболизма ткани. Например, наименьшее поглощение наблюдается в жировом слое и почти вдвое большее – в мышечной ткани. Максимально чувствительными к УЗИ являются нервная и костная ткани. Биологический эффект ультразвука обусловлен его механическим (вибрационным), тепловым и физико-химическим действием.

Тепловое действие ультразвука связано в основном с частичным переходом механической энергии ультразвуковой волны в тепло. При интенсивности ультразвука 4 Вт/см2 и воздействии его в течение 20 с точечная температура ткани может повышаться на 5–6 °С. Положительный биологический эффект в тканях вы­ зывает ультразвук малой (до 1,5 Вт/см2) и средней (1,5–3,0 Вт/см2) интенсивности. УЗИ большей (3–10 Вт/см2) интенсивности оказывает повреждающее действие. Тепловой эффект ультразвука вызывает в первую очередь расширение сосудов и увеличение тканевого кровотока, но в последующем ангиодистония сменяет­ ся явлениями ангиоспазма. УЗИ также оказывает на ткани тепло­ вое воздействие, которое может привести к их перегреву и термическому повреждению. В результате ультразвукового перегре­ ва жидких и коллоидных биосред возникают мелкие пузырьки пара и газа, которые в последующем при кратковременных колебаниях внутритканевого давления могут лопаться. Это явление сопровождается гидравлическими ударами большой разрушитель­ ной силы. Ультразвук может инициировать в тканях и сложные

236

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

электрохимические процессы: возникающие в месте разряжения при разрыве жидкой среды электрические разряды приводят к ионизации молекул воды. Появление при этом свободных радикалов, обладающих большой реактивной способностью, обус­ ловливает распад аминокислот и белка, инактивацию ферментов, деполимеризацию и деструкцию нуклеиновых кислот, пуриновых соединений и других биологически активных веществ. В итоге накапливаются токсичные продукты перекисного окисления, нарушается нормальное течение биологических процессов, в частности окислительного фосфорилирования, замедление которого снижает ресинтез АТФ и нарушает процессы энергетического метаболизма.

Ультразвук инициирует в клетках широкий спектр физикохимических реакций, в частности конформационную перестрой­ ку белковых комплексов клеточных мембран, приводящую к изменению их проницаемости. Это обусловливает повышение содержания в клетках ионов натрия и кальция и потерю ионов калия, что в свою очередь вызывает расстройство процессов поляризации и деполяризации клетки. Изменение биоэнергетики гладкомышечных элементов микрососудов (артериол, прекапилляров, капилляров) усугубляет нарушения, вызванные непосредственным механическим воздействием ультразвука на периваскулярные нервные сплетения и рецепторные нервные окончания. К расстройству микроциркуляции присоединяется нарушение кровообращения в более крупных сосудах различных регионов верхних конечностей (на пальцах, кистях, предплечьях), преимущественно за счет изменения эластических и тонических свойств артериального русла.

Оказывая непосредственное повреждающее действие на периферический рецепторный аппарат кожи, ультразвук при длительном воздействии обусловливает нейрональные изменения как в вегетативных, так и в соматических нервных волокнах, вызывая угнетение возбудимости нерва, вплоть до формирования полного блока. Например, длительное воздействие УЗИ на дистальные отделы кистей рук приводит к хроническому нарушению микроциркуляции и тканевого метаболизма в них, что

237

вызывает периферические нейрососудистые и трофические расстройства.

Не являясь специфическим раздражителем, ультразвук, по мере увеличения его интенсивности, возбуждает самые различные рецепторные структуры: температурные, тактильные, болевые, виброрецепторы, чем опосредованно рефлекторно изменяет функциональное состояние ЦНС. Он может оказывать и прямое непосредственное избирательное действие на различные отделы ЦНС: гипоталамус, ретикулярную формацию ствола и таламуса, кору и подкорку, лимбическую систему, что проявляется в нару­ шении функционального состояния мозга. Изменение церебраль­ ной биоэлектрической активности характеризуется депрессией альфа-ритма, появлением неадекватных реакций на функциональ­ ные нагрузки. Имеются данные о влиянии ультразвука на эндокринную систему, в частности при интенсивности УЗ-воздейст­ вия в 130 дБ отмечено нарастание эндокринной активности передней доли гипофиза, коры надпочечников щитовидной железы.

Механизм биологического действия вибрации. Механизмы биологического действия вибрации и ультразвука во многом схо­ жи. В процессе филогенеза у человека сформировались приспособления, охраняющие от сотрясения его жизненно важные орга­ ны и системы. Однако при длительном влиянии вибрации они могут стать несостоятельными. Длительное воздействие вибрации на рецепторы индуцирует нарастание возбудимости соответствующих вышележащих нервных центров. В результате патологической афферентной импульсации на различных уровнях вегетативно-сосудистой регуляции (нейроны спинного мозга, сим­ патические ганглии, ретикулярная формация ствола мозга, подкорковые структуры и кора) формируются патологические рефлекторные реакции: нарушается региональное кровообращение – отмечаетсяспазмпериферическийсосудов.Чембольшеизменена вибрационная чувствительность, тем значительнее выражена ва­ зоконстрикция. Не исключается и прямое механическое повреждение гладкомышечных клеток сосудов.

Высокочастотная вибрация достаточной мощности нарушает регуляцию мозгового кровотока в виде снижения общего уров-

238

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Глава 4. Химические факторы среды

Характер воздействия тех или иных веществ на организм человека определяется прежде всего их химической природой. Последние десятилетия характеризовались бурным развитием химической, нефтехимической, фармацевтической промышленности, ростом химизации сельского хозяйства, широким распространением пищевых химических добавок и увеличивающимся потреблением лекарственных веществ. Химизация являет­ ся одним из наиболее ярких признаков технического прогресса. Наиболее масштабными и опасными факторами воздействия окру­ жающей среды являются химические вещества антропогенной природы, к которым организм человека не имеет эволюционно выработанных адекватных механизмов адаптации. Человек уже создал свыше 5 млн различных химических соединений с самыми разнообразными свойствами. Свыше 60 тыс. из них используются в очень широком масштабе для самых различных целей и являются постоянным компонентом окружающей человека среды. Антропогенные химические факторы стали для человека источником, пожалуй, самых пагубных влияний. По данным ВОЗ, почти 60% всех раковых заболеваний вызвано химическими агентами, которые, попадая в организм, повреждают его внут­ реннюю среду. Иными словами, сложилась ситуация, когда не только здоровье, но и жизнь человека могут быть сохранены только при соблюдении допустимых физико-химических параметров не только окружающей среды, но и внутренней среды его

240

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/