2 курс / Нормальная физиология / Тепловой_стресс_Чвырев_В_Г_,_Ажаев_А_Н_,_Новожилов_Г_Н_

Таблица 8

Предельно переносимые величины накопления тепла в организме человека

скелетные мышцы составляют 42-50 % всей массы тела человека, при расчетах суммарное теплонакопление будет значительно больше, чем в покое при одной и той же температуре тела.

Очевидно, что при физической работе температура мышц никогда не приближается к температуре крови, которая, как известно, играет основную роль в сдвигах физиологических функций при нагревании организма и определяет предел переносимости высокой температуры, воздействуя на рецепторный аппарат и центры терморегуляции.

Другая причина несовпадения данных, касающихся величин предельно накопленного тепла в организме, заключается в том, что исследователи рассчитывали среднюю температуру тела на основании постоянных коэффициентов смешивания.

Условно считается, что при оптимальной температуре окружающей среды в поверхностных тканях аккумулируется примерно 20 % образующегося тепла (кожа, подкожная клетчат-ка), остальная часть - в различных органах, тканевой жидко-

сти, крови. Поэтому для расчетов теплосодержания важно знать не только тепло, накопленное в «сердцевине», но и тепло на поверхности тела. Для этих расчетов используют среднюю температуру тела. Если теплосодержание поверхности тела находится в пределах указанных выше величин, то среднюю температуру тела рассчитывают в основном по коэффициентам смешивания, предложенным А. Бартоном и О. Эдхолмом (0,3 для температуры кожи и 0,7 для ректальной температуры) или

J.D. Hardy, E.F. Du Bois (0,2 для температуры кожи и 0,8 для ректальной температуры). По мнению некоторых исследователей, значительное накопление тепла в организме, видимо, можно объяснить применением названных выше коэффициентов смешивания в условиях высокой температуры среды для расчетов средней температуры тела (особенно если температура кожи превышает температуру тела).

Многие исследователи считают, что при изменении температуры окружающей среды количество тепла на поверхности тела непостоянно. Так, по данным J.D. Hardy, E.F. Du Bois (1938), J. Colin и соавт. (1966), при 35 и 50 °С коэффициенты для температуры кожи составляют соответственно 0,2 и 0,1. В условиях же низких температур окружающей среды они возрастают. По данным S.D.Livingstone (1968), при температуре окружающей среды 20 °С для расчета накопленного тепла обнаженного человека необходимо брать коэффициенты смешивания для температуры кожи 0,4, а по данным П.В. Рамзаева (1960), Р.Ф. Афанасьевой, С.Г. Окуневой (1971), при температуре ниже 20 °С - коэффициенты 0,5-0,6 (табл. 9).

Как видно из табл. 9, некоторые исследователи при снижении температуры окружающей среды предлагают увеличивать коэффициент смешивания для температуры «оболочки», а при ее повышении - его снижать. Аналогичные данные были получены и в наших исследованиях (рис. 19). При высокой температуре окружающей среды со снижением теплоизоляции поверхностных тканей до 0,1-0,05 кло (1 кло = 0,155 м2К/Вт) коэффициенты смешивания для температуры кожи уменьшались до 0,1 и ниже. При низких же температурах при повышении теплоизоляции поверхностных тканей до 0,4—0,5 кло они возрастали (до 0,4). В условиях теплового комфорта, когда теплоизоляция поверхностных тканей находилась в пределах 0,3- 0,35 кло, коэффициенты смешивания для температуры «оболочки» составляли 0,20-0,25.

Величины коэффициентов смешивания зависят не только от микроклимата, но и от физического напряжения и многих других факторов. В литературе нет четких критериев, позволяющих определять указанные коэффициенты при изменении деятельности человека. Поэтому была предпринята попытка рассчитать эти коэффициенты по данным, характеризующим тепловой обмен.

Таблица 9

Коэффициенты смешивания для температуры тела («сердцевины») и температуры поверхности тела («оболочки»), по данным разных исследователей

Врезультате исследований, проведенных в различных условиях микроклимата (в диапазоне температур окружающей среды от - 40 до +70 °С), выявлена высокая степень корреляции коэффициентов смешивания для кожной и ректальной температуры с теплоизоляцией тканей поверхности тела и внутренним градиентом температуры. На основании полученной корреляционной зависимости изменений коэффициентов смешивания от теплоизоляции поверхностных тканей и внутреннего градиента был составлен график (рис. 20).

Внаших исследованиях установлено, что величина накопленного тепла, рассчитанная по коррелятивной зависимости между коэффициентами смешивания для температуры кожи и теплоизоляцией тканей, значительно ниже (в среднем на 26 %), чем определяемая по формуле А. Бартона и О. Эдхолма.

Причина несовпадения данных о предельном накоплении тепла в организме заключается еще и в том, что температуру тела измеряли в областях, не отражающих полностью теплового состояния «сердцевины». Известно, что под термином «температура тела» понимают температуру внутренней среды

организма и тканей различных органов, которая далеко не везде одинакова. По-видимому, для определения температуры «сердцевины» необходимо знать температуру во многих точках, как и при определении средневзвешенной температуры поверхности тела. Однако у живого организма без хирургического вмешательства подобное измерение провести невозможно и приходится измерять температуру тела только в доступных точках, а именно: в подмышечной впадине, под языком, в прямой кишке, ушном канале и полости желудка.

Известно, что температура слизистой оболочки желудка зависит от фазы пищеварения. Поэтому показания температуры в полости желудка значительно различаются по времени суток. По данным В.И. Кричагина (1966) и др., при высокой температуре окружающей среды температура тела, измеренная в подмышечной впадине, не отражает теплового состояния «сердцевины». В настоящее время исследователи в условиях

высоких температур измеряют ее чаще всего под языком или в прямой кишке.

Известно, что предложенный Бартоном метод расчета средней температуры тела основан на измерении средневзвешенной температуры кожи и температуры в прямой кишке. Поэтому большинство исследователей измеряют ректальную температуру [Городинский С.М. и др., 1976; Афанасьева Р.Ф., 1977].

Установленные в наших исследованиях пределы накопления тепла в организме примерно совпадают с данными, приведенными А.А. Дороднициной и Е.Я. Шепелевым (1960), J.F.Hall, J. W.Polte (1960) и др.

Это, видимо, объясняется тем, что оральная температура для расчета теплосодержания организма была близка к уровню средней температуры тела.

Пределы накопления тепла в наших исследованиях устанавливали у обследуемых в состоянии относительного покоя и в условиях небольшой влажности воздуха. Известно, что физическая нагрузка и высокая влажность окружающего воздуха сказываются на переносимости высокой температуры. При физической работе в процесс теплоотдачи в большой степени вовлекаются дыхательные пути и быстрее включается физическая терморегуляция. С.М. Городинский, Г.В. Бавро и соавт. (1968) показали, что предел повышения температуры тела может быть выше при физической работе, чем в условиях покоя. Кроме того, они полагают, что чем интенсивнее физическая работа, тем выше степень переносимости накопленного тепла в организме. Высокая влажность воздуха снижает пере-

носимость перегревания организма [Смирнов А.А., Аксенов М.Д., 1960].

А.Г. Антоновым и соавт. (1998) проводилось прогнозирование длительности физической работы при воздействии высокой температуры путем создания математической модели в отягощающих условиях.

В наших исследованиях в отдельных экспериментах, когда обследуемые находились в условиях высокой температуры в паронепроницаемом костюме, предел переносимости наступал при накоплении тепла в организме 230±7 кДж/м2 поверхности тела. В обычной одежде у тех же обследуемых он наблюдался при накоплении тепла 327±11 кДж/м2 поверхности тела.

Предел переносимости высокой температуры окружающей среды, выраженный в величинах теплонакопления в организме, является основополагающим, однако он рассчитан теоретически, с учетом средней температуры тела, его массы и теплоемкости тканей.

Многие исследователи о предельном теплонакоплении в организме судят ориентировочно по температуре тела, артериальному давлению и частоте сердечных сокращений [Моисеев Н.Я., Разинкин СМ., 1997, и др.]. Большинство авторов приводят в качестве критерия предела переносимости температуру тела 3939,5 °С и частоту сердечных сокращений 120-140 уд/мин в покое

[Blockley W.V. et al., 1954; Webb P.W., 1961; Jampietro P.F., 1971], а при физической работе - 40-40,5 °C и 120-160 уд/мин со-

ответственно [Jampietro P.F. et al., 1966; Liethaed C.S., 1961; Tiedt N., Gottschalk K., 1967; Wyndham C.H. et al., 1970; Walters J.D., Bell C.R., 1974]. При работе в помещениях с высокой температу-рой воздуха допустимы повышение температуры тела до 38,5 °С и потеря массы тела до 1 кг/ч [Givoni В., 1963]. Комитет экспер-тов ВОЗ рекомендует считать предельно допустимыми частоту сердечных сокращений 160 уд/мин и температуру тела 38 °С [Шахбазян Г.Х., 1968].

Кроме температуры тела и частоты сердечных сокращений, критериями переносимости служат самочувствие, а также внешний вид человека, отражающий глубокие объективные сдвиги в организме.

Были обследованы военнослужащие английского ВМФ с целью выявления симптомов надвигающегося теплового коллапса и теплового удара, т.е. в условиях, соответствующих предельному теплонакоплению. Исследования проводились в термокамере при 83 °С по сухому и при 41 °С по влажному термометру. Тепловые экспозиции в зависимости от поведенческих реакций, самочувствия, а также температуры под языком или в слуховом канале (выше 39 °С) и частоты сердечных сокращений (200 уд/мин и выше) варьировали от 2 до

80 мин).

Субъективные признаки, предшествующие наступлению теплового коллапса [Walters J.D., Bell C.R., 1974],

представлены ниже.

Наряду с поведенческими реакциями предшественниками наступающего теплового коллапса, показателями предела переносимости жары являются характерные жалобы на плохое самочувствие.

По данным S.Sakurada, J.R.S.Hales (1998), эндотоксины гастроэнтерального происхождения при тепловом стрессе препятствуют развитию устойчивости к высокой температуре.

При тепловом ударе процент Т-хелперов, Т-инактивиро- ванных лимфоцитов существенно снижается. В то же время уровень Т-супрессоров, естественных киллеров значительно увеличивается [Hammami M.M., Buchania A., Shail E. et al., 1998].

Накопление тепла в организме и неблагоприятные субъективные ощущения ограничивают время пребывания человека в условиях высоких температур окружающей среды. При низкой влажности воздуха люди могут переносить достаточно высокую температуру окружающей среды, достигающую 70-120 °С и более (табл. 10).

Повышение влажности воздуха значительно снижает время переносимости высоких температур окружающей среды (табл. 11).

Когда высокая температура окружающей среды сочетается с высокой влажностью воздуха, то пот испаряется с трудом. Состояние человека может довольно быстро достигнуть кри-

Таблица 10

Предельное время переносимости высоких температур при низкой влажности воздуха, мин

тического предела перегревания, особенно при 100 % относительной влажности. В жарком сухом воздухе человек может довольно длительно выполнять легкую физическую работу при температуре окружающей среды 35-40 °С, но если относительная влажность близка к 100 %, не выдерживает более 1-2 ч.

Напряженная физическая работа, связанная с большим теплообразованием в организме, при высокой температуре окружающей среды, сочетающейся со значительной влажностью и неподвижностью воздуха, ставит организм и его механизмы терморегуляции в трудные условия. При этом продолжительность работы значительно сокращается.

Таким образом, приспособление к высокой температуре человека, одетого в легкую одежду, при умственной работе или легкой физической работе возможно при температуре окружающей среды примерно 35 °С, относительной влажности 10-50 % и при 30 °С и относительной влажности 70-100 %. При выполнении физической работы или работы, связанной со значительным нервно-эмоциональным напряжением, температура воздуха должна быть ниже на 3-5 °С.

Табл ица 11

Время пребывания человека в условиях высоких температур окружаю-щей среды при скорости движения воздуха 0,1—0,2 м/с и влажности 15— 20 и 70—75 % [Смирнов А.А., 1961], мин

Лимитирующими показателями для разных уровней температур являются дискомфортное теплоощущение, ограничение возможности выполнения физической и умственной работы, опасность развития теплового удара, болевые ощущения, необходимость применения защитной одежды в условиях высоких температур.

Основным показателем предела переносимости служит теплонакопление в организме, которое рассчитывают по-разному. Это объясняется неодинаковым подходом авторов к определению средней температуры тела.

Имеется целый комплекс субъективных признаков, предшествующих наступлению теплового коллапса, из которых главными являются усталость, изнурение, головокружение, отсутствие мотивации к операторской деятельности.

Глава 6

ЗАБОЛЕВАНИЯ, ВЫЗЫВАЕМЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

При плавании в низких широтах в условиях постоянно высоких температур наружного воздуха и неблагоприятного микроклимата во внутренних помещениях судов и кораблей закономерно повышается заболеваемость моряков [Алфимов И.Н.

и др., 1973].

Установлено, что минимум общей заболеваемости на английских надводных кораблях, не оборудованных системами кондиционирования воздуха, приходится на периоды, когда полуденная температура составляет 6-13 °С (3 % личного состава). При 27 °С она возрастает до 4,5 %, а при 40 °С - до 8,7 % [Ellis F.R., 1960].

В период второй мировой войны на английских кораблях, действовавших в низких широтах, общая заболеваемость была вдвое больше, чем в умеренных широтах. Она составляла на миноносцах 30 больных, а на крейсерах 40 больных на 100 человек экипажа в месяц (соответственно 3500 и 4800 % в год). При этом в течение месяца госпитализировали 3-6 человек на

100 человек экипажа, или 360-720 %о в год [Ellis F.P., 1947; Collins СР., 1955].

При проведении профилактических мероприятий, направленных на снижение общей заболеваемости на кораблях в тропиках, важно знать не только количественную, но и качественную характеристику заболеваемости в этих климатических условиях. Структура общей заболеваемости в низких широтах, с одной стороны, определяется появлением специфической группы болезней - тепловых поражений, а с другой - увеличе-нием числа случаев заболеваний, распространенных во всех климатических зонах (болезни кожи различной этиологии, психические расстройства, травмы и др.).

Тепловые поражения. К группе тепловых поражений, согласно «Международной статистической классификации болезней и проблем, связанных со здоровьем» (МКБ X, 1995), относятся тепловой и солнечный удар (№ Т67.0), тепловой обморок (№Т67.1), тепловая судорога (№ Т67.2), тепловое истощение, обезвоживание (Т67.3), тепловое истощение вследствие уменьшения содержания солей в организме (№ Т67.4), тепловое утомление преходящее (№ Т67.6) и тепловой отек

(№ Т67.7).