Болезнь ускорений

 

Что такое болезнь ускорений?

Под так называемой болезнью ускорений следует понимать сложное патофизиологическое состояние, развивающееся у человека, который подвергается воздействию механических сил, возникающих при изменении величины или направления (или одновременно того и другого) скорости движения. Сама по себе скорость движения не оказывает на человека воздействия при условии, что величина и направление ее постоянны. Известно, например, что человек, находящийся на экваторе, движется вместе с землей вокруг ее оси со скоростью 1670 км/час, а на широте Москвы - со скоростью около 940 км/час, однако мы не замечаем этого движения. С еще большей скоростью (108 000 км/час) мы движемся вокруг Солнца.

 

Все виды движения человека по воздуху, земле, льду и воде неизбежно связаны с переменным режимом скорости в отношении или ее величины, или ее направления, или одновременно и величины, и направления. Изменение скорости движения по величине или направлению принято обозначать термином «ускорение». Ускорения в отношении величины могут быть положительными (когда скорость за определенный отрезок времени нарастает) или отрицательными (когда скорость движения замедляется); последний вид ускорения называют также торможением. В отношении направления ускорения могут быть прямолинейными (когда движение совершается по прямой линии и изменение скорости движения происходит без изменения ее направления), центростремительным, или радиальным, когда происходит изменение направления движения, и угловым - при изменении угловой скорости движения. Выделяют также ускорение Кариолиса, возникающее при изменении радиуса вращения и дополнительном вращении при этом в другой плоскости.

 

При пользовании различными видами транспорта человек постоянно сталкивается с влиянием ускорений, но величина их обычно незначительна и возникающие при этом ответные реакции организма не выходят из рамок «подпороговых» или «пороговых». Сверхпороговые раздражения возникают при качке корабля, прыжках в воду, при спуске с горы на лыжах, коньках или на санях, при вращениях на приборах и аппаратах, развивающих центробежную силу, и т. д. Наиболее часто человек в обычной жизни сталкивается со сверхпороговыми величинами ускорений в случаях резкого торможения различных видов транспорта или столкновения транспорта с каким-либо непреодолимым препятствием. Развивающееся в этих случаях отрицательное прямолинейное ускорение достигает таких величин, при которых неизбежны тяжелейшие травматические повреждения.

 

Если при пользовании обычными видами транспорта человек со сверхпороговыми величинами ускорений встречается редко, то во время полета на самолете летчик постоянно и систематически подвергается воздействию ускорений, так как все виды эволюции самолета в воздухе связаны с изменениями скорости в отношении или ее величины, или ее направления, или одновременно и величины, и направления.

 

Виды ускорений в авиации

 

Основными видами ускорений в авиации являются прямолинейные и радиальные (центростремительные) ускорения.

 

 

Прямолинейные ускорения возникают при каждом взлете (положительное ускорение) и при всякой посадке самолета (отрицательное ускорение или торможение), но обычно они не выходят за пределы подпороговых или пороговых величин и не вызывают сложных патофизиологических реакций. Последние формируются только при сверхпороговых прямолинейных ускорениях, которые возникают чаще при ускорениях ударного характера: в момент взлета самолета с катапульты, при так называемом катапультировании летчика из кабины, при аварийных посадках самолета и при прыжках летчика с парашютом.

 

 

Радиальные ускорения , возникающие при всех формах криволинейного полета, также весьма распространены в авиации: при всех летных фигурах, при вводе и выводе самолета из пике, при всех разворотах и виражах самолета. В подавляющем большинстве случаев величины возникающих ускорений здесь сверхпороговые.

 

 

Угловые ускорения и ускорение Кариолиса в авиационной практике редко достигают сверхпороговых величин.

В основе определения величин как прямолинейных, так и радиальных ускорений лежат первый и второй законы механики.

 

 

Для определения величины прямолинейного ускорения обычно пользуются одной из следующих формул:

 

 

где а - величина ускорения в м/сек2;
V1 - начальная скорость;
V2-конечная скорость в м/сек;
t -время в секундах;
S -путь в метрах, пройденный телом с момента наличия скорости V1 до момента установления скорости V2.

 

 

 

Для определения величины радиального ускорения пользуются формулой:

 

где V - скорость полета по кривой;
r -радиус вращения.

 

 

 

Величину действующего ускорения принято измерять в величинах, кратных ускорению силы тяжести. Известно, что свободное падение тел на Земле вследствие земного притяжения происходит с ускорением 9,81 м/сек2

 

 

Ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2, называют земным ускорением силы тяжести и обозначают буквой g . Измерение величины ускорения в g, которая является кратной ускорению силы тяжести, создает также представление и о степени увеличения веса тела при действии ускорения, так как ускорение силы тяжести пропорционально весу тела. Так, например, когда говорят, что на летчика действовало ускорение 3g , 4g, или 5g, то практически это означает, что вес тела летчика, а следовательно, и вес каждого органа увеличивается в данный момент соответственно в 3, 4 и 5 раз.

 

 

Оценивая величину действующего на организм летчика ускорения, пользуются также термином «перегрузка», которым обозначают, во сколько раз силы, вызвавшие ускорение, больше веса тела. При этом считается, что в состоянии покоя тело подвергается перегрузке, равной единице. Перегрузка размерности не имеет, но имеет направление, противоположное действию ускорения.

Согласно второму закону механики, произведение массы тела на ускорение равно действующей на тело силе, т. е.

 

где F - действующая на тело сила;
m -масса тела, которая равна весу ( P ) летчика, деленному на величину земного ускорения ( g );
а - действующее ускорение.

 

 

 

Определив величину действующей на тело летчика силы, легко рассчитать величину перегрузки, разделив ее (F) на вес летчика.

 

Испытываемые во всех этих случаях перегрузки являются для организма летчика сверхпороговыми и вызывают сложные патофизиологические реакции. При действии прямолинейных ускорений, особенно отрицательных прямолинейных ускорений, обычным следствием перегрузок являются травматические повреждения различной сложности. При действии же радиальных ускорений возникают сложные реакции, обусловленные увеличением веса органов и жидкостей тела летчика на величину, кратную величине перегрузки.

 

Симптомы расстройств при воздействии радиального ускорения

 

Симптоматология расстройств при воздействии радиального ускорения прежде всего зависит от величины действующего ускорения и от направления его действия. Ускорения, возникающие при выполнении фигур высшего пилотажа, могут иметь крайне разнообразное направление, но основными являются два:

 

1) когда центробежная сила действует в направлении от головы к ногам;

2) когда центробежная сила действует в направлении от ног к голове. Первое направление носит название краниокаудального, а второе - каудокраниального. Первое возникает во всех тех случаях, когда летчик, выполняя фигуру пилотажа, находится в нормальном, вертикально сидячем положении, второе - при выполнении фигур в перевернутом положении.

 

Ускорение, действующее в краниокаудальном направлении, например, при выводе самолета из пикирования, придавливает тело летчика к сиденью. Ускорение, действующее в каудокраниальном направлении, например, при вводе самолета в пикирование, будет отрывать тело летчика от сиденья и вдавливать его в лямки привязных ремней. В соответствии с этим симптоматология расстройств при этих двух направлениях радиального ускорения будет различна.

 

Симптомы при действии радиального ускорения в краниокаудальном направлении

 

Ускорение в 1g повседневно ощущается нами, и на нем нет необходимости останавливаться. При ускорении 2 g у летчика появляется ощущение некоторого прижатия к сиденью и чувство легкого отяжеления верхних и нижних конечностей. По ускорении 2,5g встать с сиденья почти невозможно; ускорение порядка 3-4g вызывает резкое чувство отяжеления всего тела, верхних и нижних конечностей.

 

Требуются большие усилия, чтобы удерживать голову прямо, она опускается, мягкие ткани лица, особенно щеки, начинают отвисать, движения конечностей становятся крайне замедленными, дыхание также затрудняется в связи с опусканием диафрагмы. При ускорении 4g всякие самостоятельные движения становятся невозможными и испытуемый практически неподвижен.

 

 

При ускорении 3,5g обычно констатируется побледнение лица и уменьшение кровенаполнения сосудов ушной раковины. При ускорениях выше 3,5g возникает симптом затуманивания зрения и перед глазами натягивается как бы серая вуаль («серая пелена»). При ускорениях 3,8g обычно наблюдается исчезновение периферического зрения при сохранении центрального; при ускорениях более 4-5g может наступить полная потеря зрения; перед глазами летчика как бы натягивается черная пелена.

 

 

На цветных киноснимках с лица летчика при ускорении 4-5g видно резкое побледнение, сосуды ушных раковин полностью обескровлены, кожа как бы сползает с лицевого скелета, образуя резкие складки, придающие лицу летчика старческий, страдающий вид. При дряблых верхних веках они опускаются и прикрывают частично глазное яблоко.

Частота сердечных сокращений резко увеличивается, дыхание становится неровным: вдох более продолжителен и затруднен, выдох усиливается. Иногда появляется чувство полноты в брюшной полости. В ряде случаев зарегистрированы судороги икроножных мышц.

 

 

При ускорениях выше 4,2g может внезапно наступить потеря сознания.

При прекращении действия радиального ускорения в краниокаудальном направлении зрение восстанавливается спустя 1-3 секунды, а сознание полностью восстанавливается не менее чем через 10-15 секунд, причем даже после возвращения сознания у летчика наблюдается в течение некоторого времени состояние смятения и дезориентации.

 

 

Патологоанатомические данные у животных, погибших под влиянием воздействия ускорений или забитых в момент его действия, сводились к следующему: ясно выраженная анемия мозга, сильное переполнение кровью сосудов живота и нижних конечностей, расширение полостей сердца, кровоизлияния под эндокард, геморрагические участки в нижних долях легких, переполнение кровью печени, мелкие кровоизлияния в мозговых оболочках, органах брюшной полости, в спинном мозгу.

 

 

При исследовании тела крыс, замороженных в жидком азоте в момент действия радиального ускорения, равного 19g, обнаружена резкая деформация живота, резкое смещение всех брюшных органов в полость таза, значительно увеличенная печень, частично спавшиеся легкие и вытянутое, удлиненное сердце.

 

 

Симптомы при действии радиального ускорения в каудокраниальном направлении

 

Уже при ускорении 1g у летчика появляется ощущение, что он висит вниз головой, так как в этом состоянии усиливается давление привязных ремней на плечи. При ускорении 1,5g возникает ощущение легкого давления в различных участках головы, при 2g чувство давления в голове усиливается, особенно в области темени; появляется чувство давления на диафрагму со стороны брюшных органов, зрение слегка затуманивается, ощущается боль в глазах, слезотечение и легкое головокружение. При ускорении 2,5g чувство давления в голове усиливается, приобретая пульсирующий характер, увеличивается ощущение давления на диафрагму, приводящее к затруднению дыхания; поле зрения окрашивается в красный цвет, перед глазами как бы натягивается красная пелена.

 

При ускорении 3g указанные симптомы усиливаются, иногда начинается кровотечение из носа. При ускорениях 4g возникает чувство сильного прилива крови к голове, резко усиливается слезотечение, появляется ощущение, что кожа на голове настолько напряжена, что может лопнуть, возникает режущая боль в глазах; все окружающее окрашивается в красный цвет.

 

 

На цветных киноснимках с лица летчика в эти моменты видны резкое покраснение и одутловатость лица, стягивание мягких тканей лица от подбородка к темени, расширение сосудов носа, щек и ушных раковин. На коже лица и конъюнктивах появляются многочисленные кровоизлияния, глаза налиты кровью, слегка припухают и слезятся.

Потери сознания в этих случаях обычно не наблюдается, но психическое состояние летчика всегда производит тяжелое впечатление. Если ускорение 3g действовало в течение 10-15 секунд, то летчик делался совершенно растерянным и основные его реакции были похожи на реакции человека, получившего сотрясение мозга. В этот период обращает на себя внимание расстройство координации движений, пошатывающаяся походка, некоторая дезориентация и умственная растерянность. Это состояние растерянности продолжается в течение нескольких минут после прекращения действия ускорения и часто бывает настолько тяжелым, что испытуемые категорически отказываются от повторения опыта.

 

 

Общая картина, наблюдаемая при воздействии на человека радиальных ускорений, действующих в каудокраниальном направлении, обычно настолько тяжела, что лишает возможности подвергать испытуемых воздействию ускорений выше 4g. Опыты на животных показали, что при ускорении 5,5g наступает смерть или же у животных развивается тяжелое коматозное состояние, остающееся после прекращения действия ускорения в течение 10-30 минут. В этот период отмечается вялость мышц, невозможность удерживаться на ногах; непроизвольное дрожание тела, иногда рвота, слабый и частый пульс, кровоизлияния на конъюнктивах.

 

 

При вскрытии погибших животных в черепной полости находят большое количество свободной крови, все сосуды мозга расширены и переполнены кровью, на теменной поверхности мозга - многочисленные петехиальные кровоизлияния, разрывы сосудов в виллизиевом круге, петехиальные кровоизлияния на поверхности легких.

 

При микроскопическом исследовании на поверхности мозговой коры обнаружено много широких просветов, являющихся, по всей вероятности, следствием отека мозга, большое количество перерожденных ганглиозных клеток в коре головного мозга, переполненные кровью капилляры мозга, периваскулярные кровоизлияния в базальных ганглиях, небольшие кровоизлияния в мозжечке, наличие серозного экссудата в желудочках мозга, кровоизлияния под эндокард, гиперемия легких, наличие в альвеолах значительного количества серозной жидкости, окрашенной кровью, местами ателектаз, кровоизлияния и отек, петехиальные кровоизлияния в мозговом, а иногда и в корковом слое надпочечников.

 

Патогенез и механизмы воздействия ускорений

 

Основные механизмы воздействия ускорений были вскрыты еще в конце XIX века в лабораториях крупнейших русских исследователей В. В. Пашутина, В. М. Бехтерева и И. Р. Тарханова, работами Н. О. Цибульского (1879), М. Г. Немзера (1892), Е. С. Боришпольского (1896) и др. Позднее Н. М. Добротворский (1930) указал на неизбежность перемещения крови, увеличение веса всех органов и возможность перемещений брюшных органов при воздействии радиальных ускорений. Этими исследованиями была заложена основа физиологических представлений о влиянии радиальных ускорений.

 

 

В дальнейшем концепция, согласно которой все расстройства при действии радиальных ускорений обусловливаются первично возникающими нарушениями в системе кровообращения, подверглась разработке преимущественно зарубежными исследователями и вылилась в так называемую гемодинамическую теорию влияния радиальных ускорений.

 

 

Сущность этой теории заключается в следующем: при всяком полете по кривой на организм летчика, находящегося в сидячем положении, действует центробежная сила в направлении от головы к ногам или от ног к голове. Направление действия этой силы приблизительно параллельно направлению крупных кровеносных сосудов, расположенных вдоль тела летчика. Под влиянием этой силы возникают нарушения нормальных условий кровообращения, сводящиеся к перемещению основной массы крови или в сосуды живота и нижних конечностей при краниокаудальном направлении, или в сосуды головы и малого круга кровообращения при каудокраниальном направлении действия радиального ускорения. Возможность таких перемещений крови обусловливается большой способностью вен и капилляров увеличивать свою емкость и ограниченным количеством крови, циркулирующей в сосудистой системе.

 

 

Основа этой теории зиждется на чисто физических законах гидростатики. Известно, что гидростатическое давление (Р) равно высоте столба жидкости (Н), умноженной на удельный вес жидкости (D) и на ускорение силы тяжести (g), т. е.

 

P=H*Dg.

 

Известно также, что при ускорении 1g гидростатическое давление столба воды высотой 1,5 м составляет около 147 г/см2. Тогда вес того же столба воды при ускорении 10 g будет составлять 1470 г/см 2. Отсюда делается вывод, что кровь при ускорении 7g будет такой же тяжелой, как железо, а при ускорении 13,5g будет оказывать давление, более сильное, чем давление ртути.

 

 

В доказательство правильности этих представлений приводились следующие соображения: у человека ростом 180 см расстояние от уровня сердца до верхней поверхности головного мозга составляет 40 см, т. е. разница гидростатического давления между этими участками определяется в среднем в 40 см водяного столба или приблизительно 30 мм ртутного столба. В нормальных условиях силы сокращения левого желудочка сердца вполне достаточно, чтобы преодолеть это сопротивление и снабдить головной мозг достаточным количеством крови. При воздействии же радиального ускорения, действующего в краниокаудальном направлении в пределах 2, 3, 4 и 5g, левому желудочку сердца приходится преодолевать гидростатическое сопротивление, увеличившееся в 2, 3, 4 и 5 раз.

Иначе говоря, для субъекта ростом 180 см при радиальном ускорении 5g левому желудочку сердца для достаточного снабжения кровью головного мозга необходимо поднять столб крови не на 40 см, а на 40 x 5, т. е. на 200 см.

 

 

А так как далеко не всякое сердце в состоянии настолько повысить свою работоспособность, то естественным следствием явится недостаточное снабжение кровью головного мозга. С этой точки зрения такие симптомы, как расстройства зрения, помрачение или потеря сознания, объясняются острым кислородным голоданием клеток коры головного мозга, протекающим по типу ишемической аноксии.

 

 

Одновременно с недостаточным притоком крови к головному мозгу будет наблюдаться обеднение кровью всех сосудистых участков, расположенных выше уровня сердца, и, наоборот, переполнение кровью сосудистых петель, находящихся в полости живота и нижних конечностей.

 

 

Для радиальных ускорений, действующих в каудокраниальном направлении, отношения будут в принципе те же, но по своему характеру прямо противоположные.

Таковы основные положения гемодинамической теории.

 

 

Основным недостатком этой теории является ее большая механистичность, заключающаяся в том, что сложные биологические процессы, возникающие в организме летчика в момент действия ускорения, с точки зрения этой теории рассматриваются как чисто физические явления и совершенно не учитывается огромное количество рефлекторных реакций. Нет сомнения, что возникающие под влиянием радиального ускорения перемещения крови в сосудистой системе неизбежно вызывают прежде всего раздражение огромного количества ангиорецепторов, возбуждение которых создает поток афферентных импульсов в центральную нервную систему, которая отвечает рядом рефлекторных реакций, направленных к компенсации возникающих в этих условиях сосудистых расстройств.

 

 

Одновременно с этим возникающие под влиянием центробежной силы смещения внутренних органов, некоторая деформация клеток отдельных областей тела, а также смещения кожи некоторых участков тела в свою очередь повлекут раздражение ряда нервных проводников, которое обусловит новый поток афферентных импульсов в центральную нервную систему. Этим формируется ряд сложных ответных рефлекторных реакций, направленных также к выравниванию, компенсации возникающих в организме нарушений.

 

Учитывая весь этот комплекс реакций, исследователи рассматривают влияние радиального ускорения как сложнорефлекторную реакцию, ведущую роль в которой играют не только процессы, связанные с перемещением основной массы крови, но и компенсаторные реакции центральной нервной системы.

 

 

С этой точки зрения воздействие радиального ускорения рассматривается как механический раздражитель для ряда физиологических систем, возбуждение рецепторных приборов которых порождает поток афферентных импульсов в центральную нервную систему. Из огромного количества рецепторов, приходящих в состояние возбуждения под влиянием такого сильного механического раздражителя, каким является радиальное ускорение, раньше всего, по-видимому, раздражаются сосудистые рецепторы. Причина этого кроется в том, что из всех тканей организма кровь является наиболее подвижной, и все нарушения гидростатических условий неизбежно вызовут прежде всего изменения в условиях кровообращения.

 

Клиника

 

Естественным следствием воздействия радиального ускорения является прежде всего, перемещение основной массы крови: при краниокаудальном направлении из сосудов верхней части тела в сосуды, расположенные в области живота и нижних конечностей, а при каудокраниальном - в противоположном направлении. Поэтому нарушения в кровообращении при действии ускорений являются наиболее выраженными.

 

а) Артериальное давление при краниокаудальном направлении действия ускорения в сонной артерии (как и в других артериях верхней половины тела) снижается, а в бедренной артерии повышается.

 

Изучение изменений артериального давления у человека, произведенное методом прокола лучевой артерии, показало следующее: если руки испытуемого расположить так, что уровень одной лучевой артерии будет находиться на уровне головы, а другой - на уровне сердца, то при ускорении 3 g давление в лучевой артерии, расположенной на уровне головы, снижается в среднем на 60 мм ртутного столба, a при 5g достигает нулевой величины; давление же в лучевой артерии, расположенной на уровне сердца, при 3 g снижалось на 12-15 мм ртутного столба, а при 5 g - на 22-25 мм. В среднем кровяное давление в лучевой артерии, расположенной на уровне головы, снижается на 20-25 мм ртутного столба на каждое g, а в лучевой артерии, расположенной на уровне сердца, - на 5 мм ртутного столба на каждое «g».

 

При сопоставлении изменения кровяного давления в лучевой артерии, расположенной на уровне головы, с различными фазами расстройств зрения было установлено, что помутнение зрения возникало в тот момент, когда давление в лучевой артерии в среднем снижалось до 45 мм ртутного столба, потеря периферического зрения наступала при давлении 25 мм, полная утрата зрения - при давлении 17-18 мм и потеря сознания - при давлении 15 мм ртутного столба.

 

Плетизмографические исследования на нижних конечностях человека показали, что при действии радиального ускорения объем голеней значительно увеличивался. Специальные вычисления привели к выводу, что при ускорении 6 g сосуды голени вмещают дополнительно 0,5 л крови.

 

Объемный пульс уха человека исчезает и степень прозрачности ушных раковин резко повышается при ускорении 4g.

При ускорениях, действующих в каудокраниальном направлении, наблюдаются обратные закономерности, выражающиеся в повышении кровяного давления в сосудах, расположенных выше уровня сердца. В эксперименте на животных во всех случаях отмечено повышение как систолического, так и в равной степени диастолического давления.

Исследование кровяного давления в плечевой артерии человека косвенным методом показало, что при ускорении 3g кровяное давление со 140/90 мм ртутного столба в среднем повышалось до 205/165 мм, а по прекращении действия ускорения в первые 3 секунды снижалось до 125/70 мм ртутного столба.

В заключение следует отметить, что прямая зависимость изменения кровяного давления от величины ускорения отчетливее наблюдается у наркотизированных животных, так как центральная нервная система принимает активное участие в компенсации сдвигов в кровяном давлении при действии ускорения.

 

 

б) Венозное кровообращение при действии радиальных ускорений в краниокаудальном направлении претерпевает изменения в том отношении, что в системе верхней полой вены кровообращение усиливается, а в нижней полой вене затрудняется. Усиление оттока крови по венам головы приводит к быстрому запустеванию вен головы и шеи и застою крови в венах нижних конечностей и живота. В этих случаях венозное давление не только в системе яремных вен, но и в правом предсердии падает, а в системе бедренных вен повышается. Прямым следствием этого является недостаточность притока венозной крови к правому сердцу.

 

 

Таким образом, при действии радиального ускорения в краниокаудальном направлении приток венозной крови из нижней половины тела затрудняется, а выбрасываемая левым желудочком сердца кровь распределяется иначе, чем в норме, а именно: большая часть крови оттесняется к сосудам брюшной полости и нижних конечностей, а в участки, расположенные выше уровня сердца, поступает меньшее количество крови.

При действии же ускорений в каудокраниальном направлении в венозном кровообращении наблюдаются прямо противоположные процессы: давление в яремных венах повышается, а в бедренных падает. Так, при ускорении этого вида, равном 3 g, венозное давление в яремной вене повышалось с 10 мм ртутного столба до 70 мм.

Повышение давления в яремной вене, естественно, свидетельствует о том, что отток венозной крови из сосудов головы в этих условиях затрудняется, что не может не влиять на величину интракраниального давления.

 

 

в) Работа сердца при действии радиальных ускорений имеет свои особенности. Недостаточность притока венозной крови к правому сердцу в условиях действия ускорения в краниокаудальном направлении неизбежно вызывает уменьшение кровенаполнения полостей сердца, а это в свою очередь снижает величину ударного объема сердца.

Рентгено-кинематографические снимки с сердца после введения в кровь контрастного вещества показывают, что при действии радиального ускорения в краниокаудальном направлении тень сердца, легких и крупных сосудов просветляется, а диаметр сосудов уменьшается. Если при ускорении 2g сердце имеет еще нормальную конфигурацию и левый желудочек содержит нормальное количество крови, то в верхних долях легких отмечается отчетливое просветление за счет недостаточного наполнения кровью сосудов этих участков.

 

При ускорении 3,3g просветление верхних долей легких становится еще более значительным, тень же нижних долей легких усиливается, размеры сердца отчетливо уменьшаются. При ускорении 5,5g размеры сердца сокращаются почти вдвое, но в фазе диастолы сердце все же еще несколько наполняется кровью. Диафрагма значительно смещается вниз (правый купол больше, чем левый), в результате чего сердце как бы висит на натянутых сосудах. Верхние доли легких совершенно прозрачны, нижние - резко затемнены. При ускорении, равном 6 g, полые вены и аорта полностью лишены крови, диаметр их резко сужен, приток крови к сердцу прекращается полностью, в полостях сердца хотя и имеется небольшое количество крови, но оно в период систолы не выбрасывается. Продольная ось сердца человека укорачивается в среднем на 23 мм, поперечный диаметр сердца уменьшается на 25 мм, диаметр тени аорты - на 4 мм, а длина аорты увеличивается на 24 мм. Уменьшение поперечного диаметра сердца происходит главным образом за счет его правых полостей. Общая площадь сердечной тени при ускорении 6g у человека в среднем уменьшается на 43 см2.

 

Планиметрические измерения сердца собаки показали, что при ускорении 2g тень сердца уменьшается в среднем на 3 см2, при 4g - на 8 см2, при 6g -на 12 см2 и при 8g -на 27 см2.

Недостаточность венозного притока к сердцу, уменьшение размеров сердца и недостаточность наполнения его полостей, естественно, обусловливают резкое уменьшение его ударного объема. Минутный же объем вследствие учащения сердечного ритма долгое время остается почти нормальным. Только при ускорениях 5g минутный объем сердца также падает.

 

 

Электрокардиограммы, снятые у человека, показали следующие изменения: при ускорении 2-3 g наблюдалось укорочение интервала между зубцами Р и R, уменьшение комплекса QRS и уплощение зубца Т, при ускорении 4,5g -уменьшение высоты всех зубцов, отчетливое уплощение зубца Т, при ускорении 5,5g -деформация зубца R, стертость зубца Р, депрессия интервала S-Г, инверсия зубца Т.

При ускорениях, действующих в каудокраниальном направлении, наблюдается замедление числа сердечных сокращений. Если в норме частота сердечных сокращений составляла у человека в среднем 77, 13, то при ускорении 1,5g частота пульса была равна 66, 22, при 2g -52, 54, при 2,5g- 42,6 и при 3g -40,6 удара в минуту.

 

 

На электрокардиограммах наблюдалось удлинение продолжительности систолы сердца. Если в норме она равнялась 0,06-0,08 секунды, то при ускорении 1,5g время систолы увеличивалось до 0,72 секунды, при 2g - до 0,96, при 2,5g -до 1,35 и при 3g -до 2,19 секунды. В ряде случаев при ускорении, равном 3g, наблюдалась полная остановка сердца на 8-9 секунд. Наиболее характерными особенностями электрокардиограммы были аритмии, желудочковые экстрасистолии, причудливые очертания комплекса QRS и некоторое увеличение амплитуды зубца Т.

 

 

г) Скорость кровообращения в сонных артериях при действии ускорений в краниокаудальном направлении замедляется, а при больших величинах ускорение приобретает отрицательную величину. Так, если у собаки в нормальных условиях скорость кровотока в сонной артерии составляла 0,45 см3/сек, то при ускорении 2g эта величина уменьшается до 0,15 см3/сек, при ускорении 3g -до 0,02 см3/сек, а при ускорении 5g скорость кровотока становится отрицательной величиной, равной-0,08 см3/сек, т. е. кровь течет в обратном направлении.

 

 

д) Реакции центральной нервной системы при действии радиальных ускорений в краниокаудальном направлении целиком зависят от недостаточного кровоснабжения головного мозга и развивающегося в клетках коры головного мозга кислородного голодания. Физиологический механизм потери сознания, очевидно, лежит в развитии в клетках коры запредельного торможения.

Уже при ускорении 3g удается отметить у человека удлинение скорости ответной реакции на зрительные и слуховые раздражения. При ускорении 5g удлинение времени ответной реакции становится резко выраженным. Одновременно констатируется нарушение памяти, расстройство координации движений, ослабление мышечной силы, нарушение чувства заданного мышечного усилия, ухудшение прицельной способности, изменения чувства восприятия с проприорецепторов, нарушение «чувства руля» и пр.

У животных при ускорении 7g констатировано исчезновение условных рефлексов на световые и звуковые раздражения и повышение безусловных рефлексов. У человека в этих случаях значительно увеличивается скрытый период двигательного рефлекса на световой раздражитель или отмечается исчезновение двигательной реакции на свет при сохранении условных рефлексов на звуковой раздражитель.

На электроэнцефалограммах обнаруживается исчезновение альфа-волн и появление дельта-волн.

Внутричерепное давление понижается.

 

е) Реакции крови при ускорении в краниокаудальном направлении сводились к появлению гипергликемии без явлений гликозурии, к повышению гемоконцентрации, к небольшому увеличению объема эритроцитов и повышению удельного веса крови.

При ускорениях в каудокраниальном направлении также наблюдается гипергликемия, увеличение содержания молочной и пировиноградной кислот.

 

ж) Дыхание при радиальных ускорениях в краниокаудальном направлении, по данным одних авторов, несколько замедляется, а по данным других, наоборот, учащается с усилением легочной вентиляции; при ускорениях в каудокраниальном направлении дыхание несколько учащается. Но при больших по величине ускорениях и в том, и в другом случае может наступить остановка дыхания.

 

з) Со стороны функции желудочно-кишечного тракта наблюдаются следующие изменения: при действии радиальных ускорений в краниокаудальном направлении эвакуаторная функция желудка затормаживается, а при ускорениях, действующих в каудокраниальном направлении, часто наблюдается антиперистальтика желудка и пищевода, приводящая, как правило, к рвоте. Радиальное ускорение резко тормозит желудочное сокоотделение.

Внутрибрюшное давление при действии радиальных ускорений в краниокаудальном направлении повышается. Интраректальное давление у человека при ускорении, равном 5g, в среднем повышалось с 22,3 до 74,8 мм ртутного столба.

 

 

и) Почки при действии радиальных ускорений в краниокаудальном направлении обычно реагируют у человека олигурией, повышением удельного веса мочи и увеличением количества хлоридов. Это связано с уменьшением артериального давления в почечных сосудах при повышении венозного.

 

 

При действии радиальных ускорений в каудокраниальном направлении также наблюдается олигурия, но она развивается на фоне понижения как артериального, так и венозного давления в почечных сосудах. Очевидно, как в том, так и в другом случае причина олигурии кроется в снижении фильтрационной способности почек.

 

Влияние некоторых факторов на переносимость радиальных ускорений

 

Обзор патофизиологических реакций на действие радиального ускорения, приведенный выше, основан целиком только на величине и направлении ускорения. Однако в переносимости ускорений играют роль не только их величина и направление, но и ряд других факторов. К ним нужно отнести:

 

1) время действия ускорения;

2) температурный фактор;

3) условия обеспечения летчика кислородом;

4) его индивидуальные особенности, возраст, состояние здоровья, перенесенные травмы и т. д.

 

Время действия ускорения имеет то значение, что малые по величине, но продолжительно действующие ускорения, вызывают ряд рефлекторных реакций, компенсирующих все возникающие расстройства; средние по величине и кратковременно или продолжительно действующие ускорения неизбежно вызывают все перечисленные выше реакции, причем степень выраженности их будет тем резче, чем продолжительнее действует ускорение; большие по величине и даже кратковременно действующие ускорения вызывают тяжелейшие расстройства, вплоть до потери сознания и сердечно-сосудистого коллапса.

Но и при значительных по величине ускорениях время их действия с точки зрения переносимости играет огромную роль. Если при ускорении 5g длительностью 5 секунд потеря сознания летчиком почти неизбежна, то он же выносит без каких-либо расстройств ускорение, равное 8-9g продолжительностью 1 секунда и даже 12 g длительностью 0,1 секунды.

 

Температурный фактор играет роль в том отношении, что в условиях низкой температуры окружающего воздуха (ниже 10°) выносливость к ускорениям несколько (на 0,2-0,4g) выше, чем в условиях нормальной и особенно повышенной температуры воздуха.

Кислородное голодание, часто встречающееся в работе летчика, всегда оказывает неблагоприятное влияние на его выносливость к ускорениям.

 

Профилактика болезни ускорения

 

Основными факторами, которые надо учитывать при разработке мероприятий по повышению переносимости радиальных ускорений, являются:

 

1) величина ускорения;

2) его направление;

3) время его действия.

 

Поэтому все профилактические мероприятия по повышению выносливости ускорения должны строиться главным образом на учете этих трех факторов. Ввиду того что основным патогенетическим моментом в воздействии радиального ускорения является нарушение нормальных гидростатических условий кровообращения, все мероприятия с целью повышения выносливости летчика должны быть в первую очередь направлены на предотвращение возможности перемещения крови. В этом направлении могут играть роль следующие моменты.

 

 

а) Систематическая летная работа, построенная на принципе постепенного перехода от эволюции с умеренными по величине и времени действия ускорениями к ускорениям большей величины и большей продолжительности, тренирует летчика. Вопрос о возможности кумуляции эффектов ускорения до сих пор не разрешен, а экспериментально более высокая выносливость животных к систематически повторяющимся ускорениям доказана.

 

б) Физическая культура как мероприятие, тренирующее сердечно-сосудистую систему летчика и способствующее общему укреплению организма, также играет большую роль. Но особенно показана летчику специальная физкультура, преследующая цели тренировки прессорецепторов (прыжки в воду, упражнения на кольцах, турнике, лопипге, батуте, ренских колесах и т. д.). Очень большую роль играет тренировка мышц брюшного пресса. На большом опыте доказано, что одним только напряжением мышц живота летчик может повысить выносливость к ускорениям на 1 -2g.

Положительная роль мышечного напряжения при воздействии ускорений наводит на мысль о целесообразности использования в этом отношении опыта Вальсальвы, но не в классическом виде, приводящем к падению кровяного давления, а в виде «дробного» Вальсальвы, т. е. часто повторяющегося, но кратковременно действующего.

 

в) Противоперегрузочная одежда является в настоящее время наиболее эффективным способом повышения выносливости летчиков к ускорениям. Противоперегрузочный костюм способен создавать давление на различные участки тела летчика в соответствии с величиной ускорения. Противоперегрузочный костюм представляет собой индивидуально подгоняемый комбинезон, в ткани которого в области живота, бедер и голеней расположены особые резиновые камеры-манжеты, которые в момент действия ускорения автоматически наполняются сжатым воздухом, и, раздуваясь, начинают оказывать равномерное давление на те участки живота и конечностей, где они расположены. Давление в манжетах возрастает соответственно величине ускорения и в среднем составляет: при 2g - 50 мм ртутного столба, при 3g - 100 мм, при 4g-150 мм, при 5g -200 мм, при 6g-250 мм ртутного столба и т. д. Сдавливая с этой силой живот и нижние конечности, противоперегрузочная одежда препятствует перемещению основной массы крови. Если рука летчика будет находиться на уровне головы, то прямая пункция лучевой артерии показывает, что при повышении давления в манжетах до 50 мм ртутного столба кровяное давление в лучевой артерии возрастало на 10-15 мм, при повышении давления в манжетах до 150 мм ртутного столба, кровяное давление в лучевой артерии увеличивалось на 20-25 мм. Если же давление в манжетах повысить до 350 мм ртутного столба, то давление в лучевой артерии возрастет на 50 мм.

В результате целого ряда испытаний установлено, что противоперегрузочная одежда повышает выносливость летчиков к ускорениям на 2-2,4g.

 

г) Отбор летчиков, способных переносить радиальные ускорения, должен также играть важную роль. Нет сомнения, что наиболее пригодными для этих целей будут лица с превосходным состоянием сердечно-сосудистой системы и прекрасным сосудистым тонусом. Всякого рода неустойчивость аппарата кровообращения, лабильность сердечно-сосудистой системы, неудовлетворительный сосудистый тонус, гипотония, расширение вен нижних конечностей и геморроидальных вен - все это должно явиться противопоказаниями.

 

 

д) Положение тела летчика тоже имеет значение при действии радиального ускорения. Выносливость летчика будет тем ниже, чем вертикальнее положение его тела. Всякий наклон тела вперед повышает выносливость к ускорению. Наиболее выгодным в этом отношении является положение «скорчившись», т. е. в позе, когда согнутые в коленях ноги подняты при одновременном сильном наклоне тела летчика вперед.

При таком положении тела уменьшается расстояние от сердца до головного мозга, облегчается движение крови в бедрах и вследствие поджатия внутренних органов происходит лучшая их фиксация.

 

Положение «скорчившись» повышает выносливость летчика на 1,5-2g.

Еще более выгодным является положение летчика лежа на спине или на животе, так как в этом случае центробежная сила действует уже не параллельно крупным кровеносным сосудам, а перпендикулярно к ним. В этом положении летчики переносили без особых расстройств ускорения, равные 12g, длительностью 30-40 секунд.

 

е) Если каждое из перечисленных мероприятий может быть эффективно с точки зрения повышения выносливости летчика к ускорениям, то особенно эффективными являются комбинации различных мероприятий. В этом отношении наиболее выгодной представляется комбинация противоперегрузочной одежды с «дробными» приемами Вальсальвы или с мышечным напряжением.

 

ж) Применение медикаментов в целях повышения выносливости к ускорениям проблематично. Теоретически можно допустить, что препараты, оказывающие прессорный эффект, будет повышать выносливость к ускорениям, а оказывающие депрессорный эффект - понижать выносливость. Практически применение их летчиками маловероятно.