МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. М. ГОРЬКОГО
АНТОНОВ ЄВГЕН ВІКТОРОВИЧ
УДК: 616-001-092-084
Стан системної гемодинаміки при сполучній дії
на організм компонентів шахтного вибуху і електричного струму
14.03.04 — патологічна фізіологія
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата медичних наук
Донецьк — 2008
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Донецькому національному медичному університеті ім. М. Горького Міністерства охорони здоров’я України.
Науковий керівник:
доктор медичних наук, професор Кривобок Григорій Кирилович, Донецький національний медичний університет ім. М. Горького, професор кафедри патологічної фізіології.
Офіційні опоненти:
доктор медичних наук, старший науковий співробітник Золотухін Сергій Євгенович, Донецький національний медичний університет ім. М. Горького, завідувач відділу патологічної фізіології НДІ травматології і ортопедії;
доктор медичних наук, професор Гуляр Сергій Олександрович, Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, завідувач лабораторії підводної фізіології;
Захист відбудеться “16” травня 2008 року о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.600.02 при Донецькому національному медичному університеті ім. М. Горького (83003, м. Донецьк, пр. Ілліча, 16)
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донецького національного медичного університету ім. М. Горького (83003, м. Донецьк, пр. Ілліча, 16)
Автореферат розісланий “15” квітня 2008 року.
Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради, доктор
медичних наук, доцент ____________М.В. Єрмолаєва
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Кількість смертельних випадків і показники інвалідності внаслідок шахтного травматизму в Україні за останні роки залишаються на високому рівні. У Донецькому вугільному басейні більш половини вугільних шахт є вибухо- та пожеженебезпечними. Розробка вугільних пластів глибокого залягання в складних гірничогеологічних умовах супроводжується зростанням випадків шахтних вибухів. За даними гірничорятувальних служб в 2000—2007 рр. на шахтах України сталося 18 великих катастроф, у яких від шахтних вибухів загинуло більш 400 гірників.
Рівень травматизму із смертельними випадками у вугільної галузі складає 15,6% від смертельних нещасних випадків, що відбулися у всіх галузях промисловості. Кожний шостий загиблий робітник в Україні — шахтар. Вибухова шахтна травма (ВШТ) — найбільш складна як в організації екстреної медичної допомоги, особливостей її проведення, так і в соціальних наслідках. (Захаров В. І., 2003; Єльський В. М. із співавт., 2004; Редько Г. О., 2007).
На виживаність постраждалих, результат травми і частоту ускладнень особливо впливає період часу від моменту ураження до початку лікування. Через завали само- або взаємодопомога практично неможлива. На патогенез тяжкої травми в умовах глибоких вугільних шахт також впливають шахтні виробничі фактори (важка фізична робота, висока вологість, температура, запорошеність і загазованість повітря, знижений вміст кисню в повітрі вибою, шум, вібрація, нервово-емоційний стрес) (Захаров В. І., 2003; Золотухін С. Є. та співавт., 2005; Комаров П. Д. та співавт., 2007). При цьому насиченість гірничодобувної промисловості електроприладами обумовлює високу ймовірність електротравм при роботі в шахтному забої й у результаті руйнування струмоізолюючих засобів при вибуху (Нечаєв Є. А., 2002; Єльський В. М. та співавт., 2007).
Провідну роль у роботі всіх органів і систем організму в умовах дії екстремальних факторів відіграє стан системної гемодинаміки (Лілі Л. та співавт., 2003; Мазуркевич Г. С., 2004; Єльський В.М. та співавт., 2007). Вивчення основних ланок патогенезу розладів системної гемодинаміки при дії чинників вибухового ураження і патогенних факторів виробничого шахтного середовища становить основу для розробки необхідних заходів, спрямованих на зниження смертності серед потерпілих.
Зв'язок роботи з науковим планом. Дисертаційна робота виконана згідно з планом науково-дослідних робіт Донецького національного медичного університету ім. М. Горького. Вона є фрагментом тем "Експериментальний аналіз стану системної гемодинаміки при вибуховій шахтній травмі й при дії на організм компонентів шахтного вибуху" (№ державної реєстрації 0101U007999) та "Експериментальний аналіз стану мікроциркуляції при вибуховій шахтній травмі та при дії на організм компонентів шахтного вибуху" (№ державної реєстрації 0104U010582), які виконувалися за завданням Міністерства охорони здоров'я України на кафедрі патологічної фізіології Донецького національного медичного університету ім. М. Горького й Інституту невідкладної й відновної хірургії АМН України ім. В.К. Гусака. Дисертант є співвиконавцем цих робіт.
Мета дослідження: встановлення патогенетичної значущості порушень системної гемодинаміки при сполученій дії на організм електричного струму і окремих компонентів шахтного вибуху.
Задачі дослідження:
1. Вивчити стан системної гемодинаміки при дозованій дії на організм електричного струму (50 В, 50 Гц).
2. Встановити особливості порушень системної гемодинаміки при сполучній дії на організм щурів комплексу несприятливих виробничих факторів, компонентів шахтного вибуху й електричного струму.
3. З’ясувати характер порушень системної гемодинаміки при сполучній дії на організм уражаючих факторів електричного струму й контузійного компонента шахтного вибуху в умовах дії факторів шахтного виробничого середовища.
4. Виявити особливості змін системного кровообігу при сполучній дії на організм уражаючих факторів електричного струму й термічного компонента шахтного вибуху в умовах дії факторів шахтного виробничого середовища.
5. Вивчити особливості порушень системної гемодинаміки при сполучній дії на організм уражаючих факторів електричного струму і газоподібних компонентів шахтного вибуху в умовах дії факторів шахтного виробничого середовища.
Об’єкт дослідження — білі безпородні лабораторні щури-самці, які зазнавали дію компонентів підземного шахтного вибуху та електричного струму в умовах попередньої дії виробничих чинників.
Предмет дослідження — стан системного кровотоку в умовах дії на організм несмертельної величини електричного струму й факторів шахтного вибуху в умовах попереднього впливу шахтного виробничого середовища.
Методи дослідження: патофізіологічний експеримент — моделювання сполучної дії на організм факторів шахтного вибуху й несмертельної величини електричного струму на тлі дії компонентів шахтного виробничого середовища; порівняльні методи аналізу, що передбачають зіставлення вивчених показників при дії окремих компонентів шахтного вибуху й електричного струму в різній послідовності; електрофізіологічний метод (тетраполярна імпедансна трансторакальна реографія) для визначення ударного об’єму кровотоку; інструментальні методи для визначення артеріального тиску, частоти серцевих скорочень; математичні методи для визначення параметрів системної гемодинаміки в числовім вираженні; статистичні методи обробки цифрових даних.
Наукова новизна отриманих результатів. Розроблена експериментальна модель для вивчення сполучної дії на організм компонентів шахтного вибуху й несмертельної величини електричного струму в умовах впливу факторів шахтного виробничого середовища. У роботі вперше доведено, що при дії різних компонентів шахтного вибуху й електричного струму, механізми компенсації дефіциту серцевого викиду суттєво різняться. Встановлено їх залежність від послідовності впливу уражаючих факторів шахтного вибуху та електричного струму. Показаний вплив попередньої дії комплексу факторів шахтного виробничого середовища на реакцію системної гемодинаміки при сполучній дії компонентів шахтного вибуху та електричного струму на організм щурів.
Практичне значення отриманих результатів. Дані про вплив патогенетичних факторів шахтного вибуху і електричного струму на стан системної гемодинаміки дозволять оптимізувати лікувальну тактику надання допомоги постраждалим. Вона повинна будуватися в залежності від переважної дії того, чи іншого компонента вибухового шахтного ураження, послідовності нанесення несмертельного електроураження, наявності попередньої дії чинників шахтного виробничого середовища. Рання диференціація сприятиме більшій ефективності медичної допомоги, для якої вкрай важливим є різний підхід до корекції розладів системної гемодинаміки з урахуванням патогенетичних особливостей нанесеного поразки.
Результати дисертаційної роботи використані в науково-дослідній роботі, а також у навчальному процесі на кафедрах патологічної фізіології; медицини катастроф і військової медицини; комбустіології, пластичної хірургії і урології факультету післядипломної освіти; травматології, ортопедії й військово-польової хірургії факультету післядипломної освіти Донецького національного медичного Університету ім. М. Горького, а також у навчальному процесі кафедр патологічної фізіології Харківського національного медичного університету, Луганського державного медичного університету, Дніпропетровської медичної академії.
Особистий внесок здобувача. Автором особисто проведено патентно-інформаційний пошук, аргументовано робочу гіпотезу дослідження та визначено методичні підходи, самостійно виконано всі функціональні дослідження, здійснено аналіз і систематизацію результатів усього дослідження, розроблено основні положення дисертації, обґрунтовано наукові висновки. Дисертантом не були використані результати та ідеї співавторів публікацій.
Апробація результатів дисертації. Дисертаційна робота була апробована на спільному засіданні співробітників Центральної науково-дослідної лабораторії Донецького національного медичного університету ім. М. Горького, а також кафедр нормальної фізіології; травматології, ортопедії й військово-польової хірургії; екстремальної медицини Донецького національного медичного університету ім. М. Горького (Донецьк, 2007). Основні положення дисертації доповідалися на Всеукраїнської науковій конференції студентів, аспірантів, клінічних ординаторів “Стрес, шок, термінальні стани” (Донецьк, 2003); на XVII з’їзді Українського фізіологічного товариства з міжнародною участю (Чернівці, 2006 р.); на науковій конференції “Критические и терминальные состояния, постреанимационная болезнь (патогенез, клиника, лечение)” (Москва, 2006); на науковій конференції “VІ читання ім. В. В. Підвисоцького” (Одеса, 2007); на міжнародній науково-практичній конференції молодих учених (Донецьк, 2007); на науково-практичній конференції “Экстренная медицинская помощь при чрезвычайных ситуациях техногенного характера в крупном промышленном центре” (Новокузнецк, 2007); на засіданнях Донецького обласного наукового товариства патофізіологів (Донецьк, 2007).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 11 наукових праць, з них 5 статей у журналах, рекомендованих Вищою атестаційною комісією України, 5 — у матеріалах наукових конференцій.
Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів дослідження, результатів власних досліджень, висновків, списку використаної літератури, що складається з 240 джерел (з них 161 кирилицею і 79 латиницею). Робота викладена на 168 сторінках, містить 9 таблиць і 33 рисунка.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Матеріали й методи дослідження. Дослідження було виконане на 260 білих нелінійних щурах-самцях масою 250—360 г , які втримувалися в стандартних умовах віварію. Виконання експериментів на не наркотизованих тваринах було дозволено рішенням Ради Донецького медичного університету №3 від 13.04.1995 року. Для моделювання комбінованої дії чинників підземного вибуху та його окремих компонентів було використане обладнання, яке відповідає вимогам техніки безпеки, розроблене спеціально для моделювання вибухової шахтної травми в лабораторних умовах. Моделювання несмертельної електротравми здійснювали за допомогою обладнання, яке через реле часу автоматично створювало заздалегідь підібрану несмертельну електричну напругу (50 вольт) і тривалість нанесення електричного ураження (1 секунда). Для моделювання сукупної дії комплексу факторів шахтного виробничого середовища тварина містилася в закритий контейнер, де підтримувалася температура повітря 37—37,5°С, відносна вологість 96—97%, атмосферний тиск 850—858 мм. рт. ст. Концентрація вугільного пилу в атмосфері становила 56—68 г/м3, концентрація метану — 8,0—8,4%. Пил нагнітався компресором, що механічно контактував з контейнером та створював шум і вібрації, які також є складовими шахтних виробничих умов. Вплив комплексу шахтних виробничих факторів здійснювали по 60 хвилин щодня протягом 14 днів. Інтенсивна фізична робота, що характерна для праці шахтарів, в умовах зазначеного мікроклімату виконувалася тваринами в білячому колесі розміщеному усередині вибухової камери.
У відповідність із завданнями дослідження тварини були розділені на такі групи: 1) контрольна без будь-якого впливу (n=10); 2) група тварин, що піддавались несмертельній електротравмі (n=10); 3) група тварин, що піддавались комбінованій ВШТ (n=60), 4) група тварин , що піддавались контузійній ВШТ (n=60); 5) група тварин, що піддавались опіковій ВШТ (n=60); 6) група тварин, що піддавались токсичній ВШТ (n=60). У кожній з останніх чотирьох груп виділялися 6 підгруп тварин (n=10) залежно від наявності попередньої дії факторів шахтного виробничого середовища , наявності у тварин електротравми й порядку її нанесення (до або після моделювання окремих видів ВШТ).
УОК визначали методом тетраполярної імпедансної трансторакальної реографії за формулою Кубічека, у тварин, попередньо наркотизованих внутрішньочеревинним уведенням гексеналу з розрахунку 20 мг на 100 г маси тіла тварини. Частоту серцевих скорочень ЧСС визначали безпосередньо в числовомі вираженні за допомогою оригінального обладнання. АТ вимірювали на хвості у щурів за допомогою манжети безкровним реографічним методом. ХОК, УІ, СІ, ЗПО і ППО розраховували за загальноприйнятими формулами.
Статистична обробка даних містила в собі перевірку гіпотези про відповідність розподілу вибірки нормальному Гаусовому розподілу з використанням критерію Колмогорова-Смірнова й критерію Шапіро- Уілка. Перевірка нульової гіпотези про відсутність відмінностей між середніми значеннями вибірок при множиннім порівнянні проводилася за допомогою непараметричного критерію Крускела-Уолліса. Парне порівняння вибірок з метою перевірки нульової гіпотези про відсутність відмінностей між середніми значеннями проводилося за допомогою непараметричного критерію Манна-Уітні, у випадках, якщо розподіл даних був відмінним від нормального, і за допомогою критерію Стьюдента у випадках , якщо розподіл вибірки не відрізнявся від нормального. Відмінності між вибірками розглядалися як статистично значущі при p<0,05. Аналіз даних проводився за допомогою спеціалізованої програми MEDSTAT.
Результати дослідження і їх аналіз. Вплив на організм несмертельної величини електричного струму приводить до збільшення ЧСС на 15% (p<0,05), підвищення АТ на 27% (p<0,05), підвищення УОК на 33% (p<0,05), підвищення УІ на 33% (p<0,05) (рис. 1). Відбувалося достовірне збільшення ХОК на 52% (p<0,05) і СІ на 54% (p<0,05) стосовно контролю. Показники стану тонусу судин системного кровообігу — ЗПО і ППО вірогідно знижувалися відповідно на 16% і 17% (p<0,05). Збільшення ХОК було обумовлено двома складовими — збільшенням ЧСС і збільшенням УОК. Вважаємо, що несмертельна електротравма є стимулятором для серцевого м'яза. На користь нашої думки свідчить той факт, що рівень збільшення УІ не може бути пояснений тільки зменшенням післянавантаження, яке саме по собі дозволяє серцевому м’язові розвинути більшу силу на одне скорочення. За результатами даного етапу дослідження можна стверджувати, що виникаюча після ізольованої несмертельної електротравми гіпертензія є результатом переважно збільшення УОК, а не тахікардії — має місце гіпердинамічна реакція центральної гемодинаміки. Безсумнівно, що виникаючі в організмі експериментальних тварин зміни гемодинаміки в ранньому періоді є сприятливими для організму й забезпечують значне збільшення його пристосувальних можливостей за рахунок росту ХОК.
При сполучній дії на організм електричного струму і комбінації факторів шахтного вибуху мають місце найбільш значні зміни системної гемодинаміки із усіх груп порівняння. У всіх підгрупах з комбінованою ВШТ відбувалося значне зниження ХОК і СІ на 24—83% в порівнянні з контролем і на 45-89%, у порівнянні з групою з електротравмою (p<0,05). Підтвердилися дані про негативний вплив чинників шахтного виробничого середовища. У всіх групах з їхньою попередньою дією ХОК і СІ були на 20—55% нижче (p<0,05), ніж у групах без навантаження дією факторів виробничого шахтного середовища. Вплив дії електричного струму при комбінованій ВШТ мав також несприятливий характер. Додаткове нанесення електротравми знижувало ХОК і СІ на 10—15% (p<0,05) у групах з необтяженою комбінованою ВШТ і на 25—35% — з обтяженою ВШТ (p<0,05).
Наявність несприятливого фону робить організм більш вразливим до ураження електричним струмом з однієї сторони й міняє відповідь системної гемодинаміки з іншої. При необтяженій ВШТ із електротравмою після комбінованої дії факторів шахтного вибуху ХОК зменшувався на 34% у порівнянні з контролем (p<0,05). В підгрупі з обтяженою комбінованою ВШТ і електротравмою зниження ХОК становило 83%, порівняно з контролем (p<0,05). ЧСС у всіх експериментальних підгрупах з комбінованою ВШТ вірогідно збільшувалася на 11—27% у порівнянні з контролем (p<0,05). Впливу чинників виробничого шахтного середовища на зміни ЧСС при комбінованій ВШТ без несмертельної електротравми відзначено не було. У підгрупах із комбінованою дією електричного струму й необтяженою комбінованою ВШТ відбувалося незначне прискорення ЧСС стосовно підгрупи з необтяженою комбінованою ВШТ на 5—7% (p>0,05), величина приросту ЧСС не залежала від послідовністю нанесення цих двох видів травм. У підгрупах з обтяженою комбінованою ВШТ несмертельна електротравма не збільшувала величину ЧСС, а знижувала її стосовно підгрупи з ізольованою комбінованою ВШТ. Імовірно, при дії на організм факторів шахтного виробничого середовища, відбуваються такі зрушення в організмі, які призводять до того, що при подальшому подразненні синусного вузла електричним струмом відбувається його незначне пригнічення.
Можливо, це пов’язане зі зміною стану вегетативної нервової системи, зокрема з активацією ритмогенних впливів вагуса з одночасним пригніченням (як результат виснаження) симпатичних нервових впливів на серце. Серед усіх параметрів системної гемодинаміки зміни АТ носили найрізноманітніший характер. Було показано, що АТ в значній мірі залежав від дії електричного струму. У підгрупах без впливу даного фактора (з необтяженою й обтяженою комбінованою ВШТ) спостерігалося достовірне значне збільшення АТ на 54% і 47% відповідно у порівнянні з контролем (p<0,05). У підгрупах, де тварин піддавали несмертельній електротравмі, АТ вірогідно знижувався або не відрізнявся від контрольного. Найбільше падіння АТ в підгрупі з обтяженою комбінованою ВШТ і несмертельною електротравмою — на 37% (p<0,05) свідчить про те, що зміни системного кровотоку в ній були найбільш несприятливими. Зміни УОК і УІ в цілому відповідали змінам ХОК і СІ, що свідчить про зниження скоротливої здатності серцевого м’яза. В початковому періоді комбінованої ВШТ єдиним ефективним механізмом підтримки АТ на належному рівні є зміна діаметру резистивних судин.
У всіх експериментальних підгрупах з комбінованою ВШТ спостерігалося значне збільшення тонусу судин (рис. 3). Вплив шахтного середовища виявляється в сильнішій вазоконстрикції при подальшій комбінованій ВШТ — збільшення ППО на 124—226% від контролю (p<0,05) в порівнянні з підгрупами з необтяженою комбінованою ВШТ — збільшення ППО на 26—81% від контролю (p<0,05). При необтяженій комбінованій ВШТ механізми адаптації системної гемодинаміки утримують ЗПО у відносно компенсованому стані. При обтяженій ВШТ, унаслідок зниження УОК, АТ і ЗПО при дії факторів шахтного виробничого середовища, компенсаторна перебудова системної гемодинаміки відбувається таким чином, що після дії чинників шахтного вибуху відбувається зрив компенсації і, як наслідок, значне збільшення ЗПО. При необтяженій комбінованій ВШТ резистивні судини здатні відповідати на вплив дозованого електричного струму і ЗПО при цьому знаходиться на нижчому рівні, ніж при ізольованій необтяженій комбінованій ВШТ. При обтяженій комбінованій ВШТ дія несмертельної електротравми значно посилює вплив комбінованої ВШТ, що виявляється в значному прирості ЗПО і ППО. Це свідчить про стійке звуження резистивних судин і збільшення післянавантаження на серце на тлі вже згаданого зниження УОК. Нанесення несмертельної електротравми перед комбінованою дією чинників шахтного вибуху призводить до менш вираженого збільшення ЗПО на 124% у порівнянні з контролем (p<0,05). Це дає право стверджувати, що за наявності несприятливої дії шахтного виробничого середовища існує певний резерв адаптаційних реакцій, спрямований на утримання оптимального рівня ЗПО при дії чинників шахтного вибуху. Таким чином, при комбінованій ВШТ та дії електричного струму відбувається гіпокінетична реакція системного кровообігу із її декомпенсацією. Вплив електричного струму погіршує стан системного кровообігу, особливо в умовах його дії після обтяженої комбінованої ВШТ.
В підгрупі з необтяженою контузійною ВШТ падіння ХОК склало 12% проти 36% в підгрупі обтяженої контузійною ВШТ порівняно з контролем (p<0,05) (рис. 2). Нанесення несмертельної електротравми перед контузійною ВШТ призводило до того, що ХОК і СІ при цьому не відрізнялися від контрольних значень (p>0,05). Це свідчить про те, що механізм дії електричного струму в даному випадку співпадає з тими механізмами, які при дії екстремальних чинників прагнуть утримати ХОК на нормальному рівні. При вивченні змін УОК і УІ в підгрупах з контузійною ВШТ зафіксовано їх значне зниження в широкому діапазоні на 6—61% (p<0,05) (рис. 1). Причиною цього, є не тільки пряма дія ударної хвилі на міокард, але і зниження переднавантаження унаслідок генералізованого спазму судин малого круга кровообігу після контузії органів грудної клітки. У підгрупах тварин з несмертельною електротравмою до контузійної ВШТ падіння УОК на 10—12% (p<0,05) і УІ на 6—10% в порівнянні з контролем спостерігалося у меншій мірі, у порівнянні з іншими підгрупами з контузійною ВШТ — на 24—62% в порівнянні з контролем (p<0,05). Можливо, внаслідок електротравми відбувалася дилатація судин малого кола кровообігу, яка певною мірою компенсувала подальший вазоспазм в результаті контузії. Збільшення ЧСС, яке спостерігалася у всіх підгрупах з контузійною ВШТ — на 15—18% порівняно з контролем (p<0,05), мала меншу інтенсивність, ніж при комбінованій ВШТ.
Причиною цього може бути те, що в початковому періоді після контузії відбувається травматична активація вагуса, що протидіє активації синусного вузла унаслідок дії електричного струму і стресової активації симпато-адреналової імпульсації. Зміни АТ при поєднаній дії електричного струму і контузійного компонента шахтного вибуху полягали в його достовірному збільшенні у всіх експериментальних підгрупах (p<0,05). Максимальне збільшення АТ спостерігалося в групі з несмертельною електротравмою і обтяженою контузійною ВШТ 33% (p<0,05). Утримання АТ в даних підгрупах забезпечувалося збільшенням ЗПО, приріст якого навіть в умовах зниження УОК викликав збільшення АТ, що в умовах дії екстремальних чинників є достатньо ефективною захисно-пристосовною реакцією. Варто відзначити, що на збереження АТ може впливати вже згаданий спазм судин малого кола кровообігу, який призводить до того, що у великому колі кровообігу залишається деяка частина ОЦК. При дії електричного струму після дії контузійного компонента ВШТ відбувалося значне збільшення ППО при необтяженій ВШТ — на 71% (p<0,05) і обтяженій ВШТ — на 156% (p<0,05). Це може свідчити про те, що в умовах попередньої контузії електротравма не викликає вазодилатацію. Причиною цього можуть бути зміни коагуляційних і фізико-хімічних властивостей крові, які відбуваються при контузії. Це змінює умови дії електричного струму і призводить до генералізованого вазоспазму. Таким чином, при дії контузійного компонента ВШТ на організм, відбувається гіподинамічна реакція системної гемодинаміки. Вплив електричного струму до нанесення контузії призводить до менших змін ХОК, ніж при його дії після контузії.
При сполучній дії електричного струму і опікового компонента ВШТ показники системної гемодинаміки змінювалися найбільшою мірою, в порівнянні з іншими видами пошкоджень. Зниження ХОК в підгрупах з ізольованою необтяженою опіковою ВШТ на 12% (p<0,05) і обтяженою опіковою ВШТ — на 10% (p<0,05) у порівнянні з контролем, відбувалося в рівній мірі без статистично значущої різниці між ними (рис. 2), що може бути пояснене тим, що дія термічного етіологічного чинника на серцево-судинну систему успішно долає всі механізми адаптації, які виникають в організмі унаслідок дії чинників шахтного виробничого середовища. При дії електричного струму до опікової ВШТ відбувається приріст ХОК на 11% (p<0,05) і СІ на 22% (p<0,05) не тільки в порівнянні з контролем, але і в порівнянні з групою з ізольованою опіковою ВШТ. Якщо електротравма моделювалася після дії термічного компонента шахтного вибуху, то вона мала обтяжливий вплив на системний кровоплин, що виявляється зниженням ХОК на 19% (p<0,05) і СІ — на 14% (p<0,05) більшою мірою, ніж це спостерігається при ізольованій опіковій ВШТ. УІ знижувався у всіх експериментальних підгрупах на 12—33% (p<0,05) і дія електричного струму не компенсує його дефіцит. Приріст ХОК, що спостерігався, забезпечувався збільшенням ЧСС у всіх експериментальних підгрупах на 19—28% (p<0,05). Тахікардія при дії опікового компонента ВШТ достовірно більше, ніж при дії комбінованої і контузійної ВШТ (p<0,05). Причиною стійкого збільшення ЧСС ймовірно є інтенсивна больова імпульсація з великих рецепторних ділянок пошкодженого шкірного покриву. Відбувалось збільшення АТ в підгрупах з несмертельною електротравмою і необтяженою опіковою ВШТ на 53% (p<0,05), з несмертельною електротравмою і обтяженою опіковою ВШТ — на 36% (p<0,05).
Приріст ЗПО на 22—52% (p<0,05) при опіковій ВШТ носив помірний характер, у порівнянні з комбінованою і контузійною ВШТ (рис. 3). Очевидно, це пов’язано з тим, що при опіку в кровоплин потрапляє велика кількість вазоактивних речовин, вплив яких переважає дію активованої симпато-адреналової системи. При опіковій травмі відбувається шунтування кровотоку в обхід мікроциркуляційного русла, що здатне значно зменшити ЗПО, але це має виражений негативний ефект на кровопостачання тканин і органів. Дія термічного компонента ВШТ приводить до раннього зриву адаптаційних механізмів, що включають черевну вазоконстрикцію. Дилатація черевних судин, що спостерігається, хоча і призводить до зниження ЗПО, але разом з тим “обкрадає” мікроциркуляцію життєво-важливих органів, загострюючи дефіцит ОЦК, що вже є при опіковій травмі. Наявність дії факторів виробничого шахтного середовища впливає на інтенсивність реакцій системної гемодинаміки при сполучній дії електричного струму і опікового компонента шахтного вибуху, але не змінює характер самої реакції, яка є гіподинамічною.
При сполучній дії електричного струму і токсичного компонента ВШТ зміни параметрів системної гемодинаміки були найбільш однорідними серед всіх експериментальних груп. Достовірні відмінності, що спостерігаються, мали малу абсолютну величину і не є фізіологічно значущими. У всіх експериментальних підгрупах спостерігалося зниження ХОК і СІ по відношенню до контролю (p<0,05) (рис. 2). У підгрупах з дією електричного струму і необтяженою токсичною ВШТ достовірних змін ХОК і СІ не спостерігалося, на відміну від підгрупи з необтяженою токсичною ВШТ, де дефіцит ХОК був максимальним серед всіх груп з токсичною ВШТ — 21% в порівнянні з контролем (p<0,05). Утримання ХОК в цих експериментальних підгрупах забезпечувалося збільшенням ЧСС, оскільки зниження УОК у всіх підгрупах на 14—30% (p<0,05) (рис. 1) носило більший характер, ніж зниження ХОК — на 3—21% (p<0,05). Значущого впливу електротравми на рівень ЧСС не спостерігалося, хоч і була тенденція до більшого зростання ЧСС в групі з несмертельною електротравмою і обтяженою токсичною ВШТ і в групі з обтяженою токсичною ВШТ і несмертельною електротравмою. Зниження УОК і УІ виникає унаслідок прямої дії токсичних газів на міокард. Дія електричного струму на міокард тварин без навантаження дією факторів виробничого шахтного середовища зберігає свої стимулюючі властивості і тому у них відбувається деяка компенсація дефіциту УОК. Дія на організм чинників шахтного виробничого середовища з одного боку забезпечує адаптацію до подальшої дії токсичної ВШТ, з іншого боку не залишає резерву для відповіді міокарда на стимулюючу дію електричного струму. Тому дія електричного струму до і після обтяженої токсичної ВШТ не приводить до значущих змін УОК. У всіх підгрупах відбувалося значне падіння АТ на 14—32% (p<0,05), що вказує на недостатню компенсацію зниження системного кровоплину при токсичній ВШТ, особливо при необтяженій її формі. Причиною зниження АТ є зміна тонусу резистивних судин. Зниження ЗПО на 8—15% (p<0,05) (рис. 3), обумовлено токсичною дією вибухових газів на ендотелій судин, яке викликає їх стійкий парез. Адаптація ендотелію судин при дії низьких концентрацій шахтних газів, як компонента шахтного виробничого середовища, призводить до того, що при обтяженій токсичній травмі парез судин наступає пізніше і у меншій мірі.
ВИСНОВКИ
У дисертації представлено теоретичне узагальнення результатів і нове рішення актуальної наукової задачі — встановлення патогенетичної значущості порушень системної гемодинаміки, що обумовлені сполучною дією на організм електричного струму і окремих компонентів шахтного вибуху.
1. При ізольованій дії електричного струму відбувається достовірне збільшення ХОК на 53% в порівнянні з контролем за рахунок збільшення ЧСС на 15% і збільшення УОК на 33%. Спостерігається вірогідне зниження ЗПО на 17% в порівнянні з контролем. Ці зміни гемодинаміки свідчать про стимулюючий вплив несмертельної величини електричного струму в ранньому періоді електротравми, і гіпердинамічну реакцію системної гемодинаміки, що є сприятливим для організму і забезпечує збільшення його пристосовних можливостей за рахунок зростання ХОК.
2. Дія дозованої величини електричного струму є обтяжливим чинником при її поєднанні з комбінованою вибуховою шахтною травмою. Найбільш виражені зміни показників системної гемодинаміки спостерігаються при нанесенні електротравми після обтяженої комбінованої вибухової шахтної травми, що обтяжена навантаженням чинниками шахтного виробничого середовища — падіння АТ на 37%, ХОК на 83%, збільшення ЗПО на 265% в порівнянні з контролем. Реакція системної гемодинаміки при цьому є гіподинамічною, утримання серцевого викиду забезпечується зростанням тонусу судин.
3. Внесок контузійного компонента вибухової шахтної травми в загальну гіподинамічну реакцію системної гемодинаміки на комбіновану вибухову шахтну травму є найбільш вагомим і характеризується вираженим розбалансуванням процесів адаптації та компенсації. При сполучній дії контузійного компонента шахтного вибуху й електричного струму зміни показників системної гемодинаміки в значній мірі залежать від того, в якій послідовності наносилися обидва види травм. Попередня дія електричного струму призводить до того, що ХОК залишається на рівні, що не відрізняється від контрольного. У підгрупах, де електротравма наносилась після необтяженої і обтяженої контузійної ВШТ спостерігається достовірне падіння ХОК відповідно на 34% і 56% в порівнянні з контролем.
4. Вплив електротравми на стан системної гемодинаміки при опіковій вибуховій шахтній травмі носить менш обтяжуючий характер при дії електричного струму до нанесенні опіковій вибуховій шахтній травмі. Компенсація дефіциту ХОК при цьому забезпечується збільшенням ЧСС на 27—28%. Нанесення електротравми після опікової вибухової шахтної травми обтяжує стан системної гемодинаміки, відбувається падіння ХОК на 19—24%, збільшення ЗПО на 43—52%. Найбільш виражене зниження основних параметрів центрального кровообігу спостерігаються у тварин з обтяженою опіковою вибуховою шахтною травмою — зменшення УОК на 36%.
5. Виражених відмінностей в зміні показників системної гемодинаміки при сполучній дії електричного струму і токсичного компонента шахтного вибуху в групах обтяженій і необтяженій вибуховій шахтній травмі не спостерігалося, реакція гемодинаміки відбувається за гіподинамічним типом. У всіх підгрупах спостерігалося зниження УОК на 14—30%, АТ на 14—32%, ЗПО на 8—15% відносно контролю.
ПЕРЕЛІК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Єльський В. М., Кривобок Г. К., Антонов Є. В. Зміни системної гемодинаміки за дії токсичного компонента шахтного вибуху та електричного струму // Клінічна та експериментальна патологія — 2007. — Т. 6., № 2. — C. 30-33. (Особисто здобувачем отримані експериментальні результати, проведено їх аналіз і узагальнення, виконано написання висновків)
2. Єльський В. М., Кривобок Г. К., Антонов Є. В. Зміни центральної гемодинаміки в початковому періоді дії термічного компоненту шахтного вибуху, що обтяжений несмертельною електротравмою // Запорожский медицинский журнал. — 2007. — № 3. — С. 9-11. (Особисто здобувачем отримані експериментальні результати, проведено їх аналіз і узагальнення, виконано написання тез)
3. Єльський В. М., Кривобок Г. К., Антонов Є. В., Кривобок О. Г. Стан системної гемодинаміки при сумісній дії на організм комбінованої шахтної вибухової травми та електричного струму // Вестник неотложной и восстановительной медицины. — 2007. — Т. 8, № 1. — С. 144-146. (Особисто здобувачем отримані експериментальні результати, проведено їх аналіз і узагальнення, виконано написання вступу, тез)
4. Єльський В. М., Кривобок Г. К., Антонов Є. В., Кривобок О. Г. Порушення системної гемодинаміки при дії контузійного компоненту шахтного вибуху й електричного струму в експерименті // Травма. — 2007. — Т. 8, № 2. — С. 152—155. (Особисто здобувачем отримані експериментальні результати, проведено їх аналіз і узагальнення, виконано написання вступу, висновків)
5. Ельский В. Н., Кривобок Г. К., Талалаенко А. Н., Антонов Е. В., Редько А. Г. Взрывная шахтная травма (экспериментальный анализ гемодинамики) // Архив клинической и экспериментальной медицины. — 2007. — Т. 16, № 2. — С. 198—205. (Особисто здобувачем надані дані про зміни системної гемодинаміки при електротравмі, проведено статистичний аналіз і узагальнення даних, написані тези)
6. Ельский В. Н., Кривобок Г. К., Антонов Е. В. Применение диазепама для коррекции нарушений гемодинамики при взрывной шахтной травме (экспериментальное исследование) // Общая реаниматология. — 2007. — Т. 3, № 2. — С. 22—25. (Особисто здобувачем написано вступ, представлені і проаналізовані дані про характер системної гемодинаміки при комбінованій вибуховій шахтній травмі, та при дії її окремих компонентів)
7. Антонов Є. В. Вплив токсичного компонента вибухової шахтної травми на стан центральної гемодинаміки // Програма та тези Всеукраїнської наукової конференції студентів, аспірантів, клінічних ординаторів “Стрес, шок, термінальні стани”. — Донецьк, 2003. — с. 10.
8. Ельский В. Н., Кривобок Г. К., Редько А. А., Антонов Е. В., Крюк А. Ю. Нарушения мозгового кровообращения под действием контузионного компонента шахтного взрыва в эксперименте // Фізіологічний журнал (Матеріали XVII з’їзду Укр. фізіол. товариства з міжнародною участю, присвяч. 125–річчю ак. О. О. Богомольця, 18—20 травня 2006 р. Чернівці). — 2006. — Т 52, № 2. – С. 216-217. (Здобувачем представлені дані про зміни системної гемодинаміки при дії контузійного компонента вибухової шахтної травми, підготовлено матеріал для стендової доповіді)
9. Ельский В. Н., Кривобок Г. К., Антонов Е. В. Состояние системной гемодинамики при сочетанном воздействии на организм токсического компонента шахтного взрыва и электрического тока // Экстренная медицинская помощь при чрезвычайных ситуациях техногенного характера в крупном промышленном центре. Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции. — Новокузнецк, 2007. — С. 50—56. (Особисто здобувачем надано експериментальні результати, їх аналіз і узагальнення, виконано написання тез, висновків)
10. Антонов Е. В Изменения гемодинамических показателей при сочетанном воздействии на организм электрического тока и контузионного компонента взрывной шахтной травмы // Актуальні проблеми клінічної, експериментальної, профілактичної медицини та стоматології. Матеріали міжнародної науково-практичної конференції студентів та молодих вчених. – Донецьк, 2007. (4—7 квітня 2007 р.). — Вып. 69. — С. 140.
11. Антонов Е. В., Стрельченко Ю. И. Изменения гемодинамических показателей при сочетанном воздействии на организм электрического тока и ожогового компонента взрывной шахтной травмы // Бюлетень VI читань ім. В. В. Підвисоцького, присвячених до 150-річчя з дня народження. — 2007. — С. 47—58. (Особисто здобувачем надано експериментальні результати, їх аналіз і узагальнення, виконано написання тез)
АНОТАЦІЯ
Антонов Є. В. Стан системної гемодинаміки при сполучній дії на організм компонентів шахтного вибуху і електричного струму. — Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.04 – патологічна фізіологія. — Донецький національний медичний університет ім. М. Горького МОЗ України, Донецьк, 2008 р.
Дисертація присвячена вивченню особливостей порушень системної гемодинаміки під час сполучної дії компонентів шахтного вибуху (контузійного, опікового, токсичного) та електричного струму. Встановлено, що у тварин, підданих впливу факторів підземного вибуху і електричного струму, найбільш суттєві порушення показників системного кровообігу спостерігаються у щурів з комбінованою дією факторів шахтного вибуху при нанесенні електротравми після вибухової шахтної травми в умовах попереднього перебування організму в несприятливих умовах шахтного виробничого середовища. Серед окремих компонентів шахтного вибуху найбільшу питому вагу в розвитку гемодинамічних розладів має контузійний компонент. Тяжкість порушень системної гемодинаміки суттєво залежить від того, в якій послідовності відбувалась дія зазначених уражаючих чинників, та від того, чи піддавали тварину дії шахтних виробничих факторів до цього ураження. Отримані результати дозволять дати більш конкретні, науково обґрунтовані рекомендації щодо розробки оптимальних засобів корекції визначень порушень системної гемодинаміки вибухового походження, що ускладнене дією електричного струму та чинників шахтного виробничого середовища.
Ключові слова: шахта, вибух, контузія, опік, отруєння, електричний струм, системна гемодинаміка.
АННОТАЦИЯ
Антонов Е.В. Состояние системной гемодинамики при сочетанном действии на организм компонентов шахтного взрыва и электрического тока. — Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.04 — патологическая физиология. — Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького МЗ Украины, Донецк, 2006.
Диссертационная работа посвящена решению научной проблемы — исследованию ранних нарушений системной гемодинамики при сочетанном действии компонентов шахтного взрыва и несмертельного электрического тока (50 В, 50 Гц, время действия 1 сек) в условиях действия факторов шахтной производственной среды: высокой температуры, влажности, запыленности и загазованности воздуха, низкой концентрации кислорода и высокой концентрации окиси углерода, тяжелой физической нагрузки, нервно-эмоционального стресса. При выполнении настоящего исследования выполнялось моделирование комбинированной шахтной травмы, отдельных ее компонентов и электротравмы на экспериментальных животных (крысах) в специальных устройствах, позволяющих производить эксперимент в лабораторных условиях. Показатели системной гемодинамики исследовали методом тетраполярной реографии. Статистическая обработка полученных данных производилась с использованием программы Medstat. В работе впервые показано, что у животных, подвергнутых воздействию факторов подземного взрыва и электрического тока, наиболее значимые нарушения показателей системного кровообращения наблюдаются у крыс с комбинированным воздействием факторов шахтного взрыва при нанесении электротравмы после взрывной шахтной травмы на фоне предшествующего пребывания организма в неблагоприятных условиях шахтной производственной среды. Среди отдельных компонентов шахтного взрыва наибольший удельный вес в развитии гемодинамических расстройств имеет контузионный компонент. Выраженность нарушений системной гемодинамики существенно зависит от того, в какой последовательности происходило воздействие этих поражающих факторов и от того, подвергалось ли животное воздействию шахтных производственных факторов до данного поражения или нет. При действии разных компонентов шахтного взрыва и электрического тока, механизмы компенсации дефицита сердечного выброса существенно различаются. Они в значительной степени зависят от того, в какой последовательности происходит воздействие этих поражающих факторов, и происходит ли это воздействие на фоне предшествующего действия комплекса факторов шахтной производственной среды, среди которых наиболее важную роль играет нагревающий микроклимат. Действие электрического тока до действия контузионного компонента шахтного взрыва приводило к тому, что сердечный выброс оставался на уровне, не отличавшемся от контрольного. В подгруппах, где электротравма наносилась после контузии наблюдалось значительное снижение сердечного выброса. Влияние электротравмы на состояние системной гемодинамики при ожоговой взрывной шахтной травме носит компенсаторный характер, что обусловлено стимулирующим действием электрического тока на сердечную мышцу. В условиях действия токсического компонента шахтного взрыва нанесение электротравмы не оказывает существенного влияния на показатели системной гемодинамики, что связано с токсическим повреждением миокарда и снижением его ответа на стимулирующие влияния электрического тока. Сведения о влиянии патогенетических факторов шахтного взрыва и электрического тока на состояние системной гемодинамики позволяет оптимизировать лечебную тактику при оказании помощи пострадавшим в результате шахтных взрывов.
Ключевые слова: шахта, взрыв, контузия, ожог, отравление, электрический ток, системная гемодинамика.
ANNOTATION
Antonov I.V. The State of System Hemodynamic in Associated Action of Components of Coalmine Blast Injury and Electric Current. — Manuscript.
A dissertation for the degree of candidate of science (medicine). Speciality: 14.01.12 — pathological physiology. — Donetsk National Medical University, Ministry of Public Health, Ukraine, Donetsk, 2008.
The dissertation deals with solution of scientific problem — researching of early violations of system hemodynamic in associated action of components of coalmine blast injury (contusion, burn, poisonous gas) and non-fatal electric injury in conditions of coalmine environment. It is shown that among all components of coalmine blast injury the contusion plays main role in the development of disorders of system hemodynamic. Severity of disorders of systemic hemodynamic depends of action of factors of coalmine environment (high temperature, humidity, hard physical work, low oxygen air content and high air concentration of methane and others toxins) which change conditions of action of different harmful factors. System hemodynamic also depends of sequence of blast and electric injury. On the basis of obtained results it is possible to give well-grounded recommendations of corrections of certain disorders of systemic hemodynamic according to character of coalmine blast injury.
Key words: coalmine, blast, contusion, burn, poisoning, electric current, system hemodynamic
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ
АТ - артеріальний тиск
ВШТ - вибухова шахтна травма
ЗПО - загальний периферичний опір
ОЦК - об’єм циркулюючої крові
ППО - питомий периферичний опір
СІ - серцевий індекс
УІ - ударний індекс
УОК - ударний об’єм кровотоку
ХОК - хвилинний об’єм кровотоку
ЧСС - частота серцевих скорочень
0 комментариев