Техника лечит

DjVu

      ОТ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
      Современное развитие медицины неразрывно связано с общим научно-техническим прогрессом, но лишь специалисты хорошо знают, как используются достижения физики, химии и техники в борьбе с болезнями. Этот вопрос представляет интерес для самого широкого круга советских читателей, и в первую очередь потому, что всесторонней медицинской помощью охвачено все население нашей страны. С каждым годом лечебные учреждения оснащаются все более совершенными и разнообразными техническими средствами лечения и распознавания болезней.
      В Советском Союзе уделяется большое внимание развитию и внедрению медицинской техники. Специализированные научно-исследовательские институты, конструкторские бюро и заводы медицинской и других отраслей промышленности создают современные приборы, инструменты и аппараты, а многочисленные медицинские и научно-исследовательские институты и лаборатории разрабатывают все новые инструментальные методы диагностики и терапии. Самой новейшей медицинской техникой оснащаются онкологические и кардиологические центры. Расширяется сотрудничество советских медиков, физиков и инженеров со специалистами других стран по созданию принципиально новых средств медицинской техники. В этой связи следует упомянуть о совместной работе советских и американских ученых по проблеме искусственного сердца.
      Однако научная популяризация достижений и перспектив развития медицинской техники — дело очень трудное. Задача заключается прежде всего в том, чтобы в доступной и в то же время корректной в научном отношении форме показать сложную взаимосвязь между физиологическими процессами, происходящими в организме человека, и физическими явлениями, сопровождающими эти процессы или используемыми для воздействия на организм с лечебной целью. Не менее трудно объяснить читателю, не искушенному в таких областях современной техники, как электроника, принцип действия соответствующих приборов и аппаратов.
      Кроме того, авторы научно-популярной литературы обязаны помнить, что излишняя реклама успехов развития медицинской техники может вызвать у больных недоверие к врачам, прибегающим к традиционным методам диагностики и лечения — в тех случаях, когда это необходимо или достаточно.
      Предлагаемая читателю небольшая по объему книга венгерского популяризатора Золтана Катоны удовлетворяет всем этим требованиям. В ней рассматриваются важные (хотя, разумеется, далеко не все ) направления развития инструментальных медицинских методов: электрокардиография, электростимуляция сердца, высокочастотная физиотерапия, ионотерапия, электрофонографические исследования сердца, измерение температуры тела и давления крови, применение телеметрии в медицинских исследованиях, а также вопросы протезирования внутренних органов.
      В заключение автор высказывает свое мнение о том, какими в недалеком будущем станут лечебные учреждения.
      Книга написана с глубоким пониманием не только чисто технических и медицинских вопросов, но и социальных проблем развития медицины. Она бесспорно привлечет внимание читателей, проявляющих интерес к достижениям современной науки и техники.
      В. Ф. Смирнов
     
      Моим родителям посвящаю
     
      ВВЕДЕНИЕ
      В борьбе с болезнями, а также для их предупреждения современная медицина использует целый арсенал средств. Тысячелетней истории врачевания, особенно на протяжении последнего столетия, известны и сенсационные достижения, и мнимые успехи, но до сих пор осталось множество неразрешенных проблем. И хотя под натиском врачей многие болезни вынуждены были отступить, их место заняли новые. Кроме того, снова начинают угрожать возбудители ряда массовых заболеваний. По-прежнему немало болезней, с которыми медики пока не умеют успешно бороться. Поэтому выигранные сражения не дают права успокаиваться ни врачам, занятым исследовательской работой, ни практикующим врачам, так как перед ними возникают новые проблемы. Сейчас результаты лечения и медицинская помощь значительно улучшились, однако это не только не умалило ответственности врача перед пациентом, но, напротив, усилило ее. С каждым днем растет число больных, нуждающихся в медицинской помощи, в связи с чем перед системами здравоохранения всех стран мира встают новые проблемы. Рассмотрим вкратце причины этого явления.
      Численность населения нашей планеты стремительно возрастает. Если еще два-три десятилетия назад на Земле проживало около 2,5 млрд. людей, то к концу века это число удвоится по сравненйю с современным уровнем. Совершенно очевидно, что подобный демографический взрыв сопряжен и с увеличением числа людей, нуждающихся в медицинской помощи. Однако темпы роста медицинских кадров отстают от темпов роста населения; кроме того, территориальное распределение врачей неравномерно даже в странах с развитой медицинской помощью. Так, в некоторых регионах США (в том числе на Аляске) на 100 000 человек приходится не более 70 врачей, тогда как в Нью-Йорке такое же число жителей обслуживают 220 врачей. В некоторых развивающихся странах на 100 000 человек населения приходится лишь один врач.
      Возможно, утверждение о том, что с ростом эффективности медицинской помощи растет и число больных, кое-кому покажется противоречивым. Однако следует помнить, что благодаря современным методам лечения средняя продолжительность жизни значительно увеличилась (в промышленно развитых странах она уже превысила 70 лет). Наряду с этим возросло и число людей, обращающихся за врачебной помощью — ведь в ней чаще нуждаются именно пожилые. Но есть и другая парадоксальная причина возросшей потребности в оказании лечебной помощи: в прежние времена люди нередко умирали от различных болезней в раннем возрасте и не имели возможности передать детям «по наследству» эти заболевания или же предрасположенность к ним. Сейчас благодаря эффективным методам лечения такие больные доживают до зрелого возраста и у них рождаются дети с различными наследственными заболеваниями.
      Многие склонны усматривать увеличение числа больных в том, что человек стал бездумнее пользоваться благами и возможностями современной науки и техники, беспощадно загрязняя окружающую среду и нарушая биологическое равновесие, и за свое безответственное поведение расплачивается собственным здоровьем. К сожалению, с этим нельзя не согласиться, ибо заболеваемость сердечно-сосудистыми и нервными заболеваниями, равно как и заболеваниями пищеварительной системы, не только не снижается, но, напротив, проявляет тенденцию к росту. Не следует также забывать о несчастных случаях на дорогах, которые уносят не меньше человеческих жизней, чем небольшая война.
      Современная медицина уделяет все больше внимания предупреждению болезней, следуя древнему принципу: «болезнь лучше предупредить, чем лечить». Однако этот принцип в полной мере можно реализовать лишь при помощи новейших эффективных методов и средств. Врачу теперь приходится выполнять гораздо больше исследований, чем прежде. Ведь сущность профилактики заклю-
      чается именно в распознавании признаков болезни на той стадии, когда человек еще не чувствует себя больным и не жалуется на недомогание. Массовые профилактические осмотры здорового населения помогают выявить лиц, склонных к тому или иному заболеванию, или больных, пока еще не обращающихся за врачебной помощью. В ходе профилактических осмотров нельзя ограничиваться лишь определением традиционных параметров, ибо при состояниях, предшествующих заболеванию, жизненно важные функции еще не столь затронуты. Для выявления этих незначительно выраженных изменений необходимы более чувствительные и совершенные методы исследования.
      Следует также помнить о том, что неуклонно расширяется круг медицинских и научных работников, которые занимаются интенсивными исследованиями, направленными на разрешение таких серьезных проблем, как ранняя диагностика и лечение рака, лечение заболеваний системы кровообращения, предупреждение и лечение заболеваний нервной системы, медицинская реабилитация и т. д.
      Итак, традиционная лечебная помощь испытывает затруднения в связи с нехваткой квалифицированных кадров. Однако, как показывают исследования и опыт развитых стран, эту проблему нельзя разрешить количественными методами или экстенсивным развитием, то есть путем простого увеличения числа врачей, среднего медицинского персонала или технических средств. (Разумеется, в развивающихся странах даже простое количественное развитие способствует улучшению медицинской помощи.) Насущные проблемы здравоохранения представляется возможным разрешить не за счет роста медицинского персонала, а за счет повышения эффективности лечения. Для этого имеется ряд возможностей.
      Одним из самых важных факторов является развитие, усовершенствование и рост медицинской техники. Средства и методы, используемые в лечебной работе, принято называть арсеналом медицинской техники. Врачи издавна прибегали к помощи различных технических средств. При хирургических вмешательствах они использовали нож, ножницы, крючки, скобки, для репозиции костей после переломов применяли .подъемники, для остановки кровотечения — зажимы, для наложения швов — хирургические иглы и различные материалы и т. д. Когда-то изготовлением необходимых для работы инструментов занимались сами медики. Со временем возросшая роль вспомогательных технических средств привела к распределению труда. Создание инструментов, отвечающих требованиям врача, перешло в руки мастеров-умельцев. Постепенно был налажен промышленный выпуск медицинского инструментария (под этим врачи обычно подразумевают ручные инструменты из металла) (рис. 1).
      Полтора века назад был изобретен стетоскоп; история медицины приписывает это изобретение французскому врачу Леннеку. Леннек, лейб-медик Наполеона, как утверждают историки, часто оказывался в неловком положении, когда в присутствии императора был вынужден прослушивать сердце и легкие придворных дам. Этикет не позволял ему прикладывать ухо к груди дамы, как было принято среди врачей того времени, поэтому он изготовил воронку из дерева и при ее помощи обследовал больных. Этот примитивный стетоскоп впоследствии был усовершенствован и превращен в резонатор; поверхность стетоскопа тщательно полировали и покрывали специальным защитным лаком. Позднее стетоскоп уступил место более надежному фонендоскопу. Последний сконструирован так, что звуки, улавливаемые воронкой или мембраной, передаются через гибкую трубку в ухо врача.
      К тому же периоду относится создание недорогого и надежного ртутного термометра (градусника). С конца XVIII века измерение температуры прочно вошло во врачебную практику, и тем самым на службу медицине было поставлено качественно новое средство. Со временем измерять температуру больного стали не только врачи, но и широкие круги населения. Это можно считать началом процесса, о котором в наши дни много говорят и пишут, — процесса самообследования, иными словами, домашнего способа лечения или самолечения.
      В распоряжении медиков прошлого века имелись лишь эти и кое-какие другие немногочисленные технические средства. Текущее столетие ознаменовалось бурным развитием медицинской науки и техники: в содружестве с инженерами были созданы и создаются новые, все более совершенные и чувствительные инструменты и приборы, налажен их массовый выпуск. Научно-техническая революция способствовала значительному прогрессу и в области медицины. Сегодня уже бесспорно, что без медицинской техники, основанной на достижениях электроники, автоматики и вычислительной техники, вряд ли можно рассчитывать на серьезные успехи в медицине.
      Как уже отмечалось выше, современная медицинская техника развивалась в результате содружества медицины и техники. Одну из характерных черт научно-технической революции представляет специализация отдельных научных отраслей. Основная причина такой специализации состоит в стремительном накоплении научных достижений и информации. Специалисты, работающие в различных отраслях науки, должны обладать большим объемом знаний, в противном случае их деятельность окажется малоэффективной. Но так как накопление знаний не может продолжаться бесконечно, возникла необходимость сузить области научно-исследовательской деятельности в интересах углубления специальных знаний. С другой стороны, узкая специализация и дифференциация в недалеком будущем могут привести к тому, что ученые, работающие в различных областях, перестанут понимать друг друга.
      Бурное накопление знаний послужило также толчком к интеграции — созданию новых научных отраслей из общих элементов отдаленных друг от друга областей науки. Именно так возникли, например, теория информации, кибернетика, системный анализ, теория управления, метрология и т. д. Под интеграцией принято понимать объединение принципов и специфических методов различных отраслей науки в общую систему.
      По существу этот же процесс лежит в основе появления новых отраслей науки на стыке нескольких граничащих друг с другом научных дисциплин. Интересно проследить за тем, как возникают эти или междисциплинарные отрасли, связанные с медициной, а точнее с ее основой — биологией. На рис. 2 схематически изображена взаимосвязь между такими, казалось бы, отдаленными науками, как медицина и право, проявляющаяся, в частности, в связи с пересадками органов. Появилась новая отрасль — биоэтика, занимающаяся этическими аспектами биологических исследований: сюда относятся, например, вопросы этики, возникающие при пересадках, регулировании рождаемости, генной инженерии и т. д.
      Рис. 2. Медицина и биология смыкаются с рядом других отраслей науки, в результате чего возникают новые пограничные научные дисциплины.
      1 — биоматематика; 2 — биохимия; 3 — биофизика; 4 — медицинская электроника; 5 — биомеханика; 6 — биотехника, медицинская техника; 7 — биоэтика; & — биологическое право.
      Особенно знаменательно проникновение электроники в медицинскую науку и лечебную практику. Революция в области электроники сделала реальной пересадку органов, создание искусственных органов, их имплантацию и т. д. Правда, моральный аспект операций по пересадке сердца — вопрос весьма щекотливый и спорный; недостаток доноров, естественно, не позволяет удовлетворить потребности всех больных, нуждающихся в пересадке донорского сердца. Но даже несмотря на этот очевидный факт, операцию по пересадке сердца следует считать захватывающим достижением медицины, ставшим возможным во многом благодаря развитию медицинской техники. Уже решенные, а главным образом ждущие своего решения проблемы, связанные с пересадкой сердца, послужили мощным стимулом к созданию искусственного сердца. Ведущие специалисты уверены, что проблему имплантации- искусственного сердца удастся разрешить еще до конца текущего столетия.
      Перечисленные примеры наглядно свидетельствуют о том, что медицинская электроника представляет мощное оружие в руках врача. Успехи в области электроники привлекли повышенный интерес людей к этой науке. Современного человека характеризует любознательность, тяга к знаниям; ему интересно прошлое и будущее, мир звезд и мир микрочастиц, космические полеты и возможности жизни на морском дне. Почему бы нам не обратить свое внимание и на ту кропотливую и благородную работу, которую врачи в содружестве с инженерами, физиками и математиками проводят в интересах охраны здоровья человечества?
     
      ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ЖИЗНЬ
      Взаимосвязь между живым организмом и электрическими явлениями была установлена эмпирическим путем еще в те времена, когда о сущности электрических явлений люди не знали. Согласно дошедшим до нас записям, римский врач Скрибониус Ларгус (I век н. э.) лечил больных, страдающих постоянными головными болями, тем, что к голове больного привязывал рыбу, способную создавать электрические разряды. К этому же методу лечения прибегали Диоскуридий, Плиний и Гален. Правда, трудно сказать, от чего выздоравливали больные: то ли от самого довольно болезненного лечения, то ли из-за боязни электрического удара. Но древние врачи и не пытались найти тому объяснение.
      Именно рыбы, создающие электрические разряды, послужили объектом тщательного изучения электрических явлений, возникающих в живом организме. Многие исследователи, в том числе знаменитый Александр Гумбольдт (1769 — 1859), изучали электрического угря (Electrophorus electricus), обитающего в реках и озерах Южной Америки; в теле этой рыбы периодически возникают мощные электрические разряды, превышающие порой по напряжению 800 В. Длина угря достигает 1,5 — 2 м, а масса 15 — 20 кг. Около 6 — 8 кг общего веса рыбы составляют органы, в которых вырабатывается значительное электрическое напряжение, использующееся угрем для защиты и добычи пищи. Обитающий в Средиземном море пятнистый электрический скат (Torpedo torpedo) и африканский пресноводный электрический сом (Malapterurus electricus) также способны создавать значительное электрическое напряжение. Описание пят-
      Рис. 3. Основные элементы нервной клетки.
      нистого ската, сделанное итальянским врачом Франческо Реди, восходит к 1671 году.
      Опыт изучения электрических рыб позволил ученым прийти к выводу о том, что некоторые живые существа обладают способностью создавать электрическое напряжение. Однако в те времена никому не приходила в голову мысль о том, что между человеческим организмом и электрическими явлениями также существует определенная взаимосвязь.
      Систематическое изучение электрических явлений в живом организме началось в XVIII веке. В 80-е годы Луиджи Гальвани провел свои знаменитые опыты с лапкой лягушки; в ходе экспериментов он установил, что электрический ток вызывает раздражение нервов и мышц бедра лягушки. И хотя объяснения этого явления оказались ошибочными, опыты Гальвани послужили стимулом для дальнейших исследований. В середине XIX века путем точных измерений ученым удалось доказать, что в процессах жизнедеятельности живого организма всегда возникают токи, причем не только в организмах некоторых животных, но и в организме человека.
      При соблюдении определенных условий из живого организма можно изъять периферические червы, связывающие органы чувств или поперечнополосатые мышцы с центральной нервной системой, и сохранить их жизнеспособность (рис. 3). Если к двум разным точкам изолированного нервного волокна подключить высокочувствительный прибор для измерения постоянного напряжения, то стрелка прибора не отклонится: это означает, что
      между двумя точками разность потенциалов отсутствует (рис. 4). Надрезав нервное волокно в одном месте, приложим к нему один из электродов таким образом, чтобы электрод соприкоснулся с внутренней поверхностью нерва. В данном случае прибор зарегистрирует разность потенциалов, причем так, как если бы в месте надреза был отрицательный, а на внешней поверхности нервного волокна — положительный заряд. Напряжение, показанное прибором, составит примерно 0,1 В. Поскольку оно возникло в результате надреза, т. е. повреждения нервного волокна, его иногда называют потенциалом повреждения, но чаще потенциалом покоя (рис. 5).
      Подобное явление можно наблюдать и в следующем опыте. Возьмем сосуд и разделим его пополам полупроницаемой мембраной. Такая мембрана обладает свойством пропускать только ионы определенных размеров и заряда, оставаясь непроницаемой для других ионов, Заполним одну половину сосуда обычным раствором соли, а другую — водным раствором протеината калия (соединения белка с калием) (рис. 6). Молекулы протеината калия при растворении в воде расщепляются на положительные ионы калия и отрицательные ионы соли белка. Эти электрически заряженные частицы стремятся равномерно заполнить пространство. Иными словами, ионы калия, способные проникать через полупроницаемую мембрану, распределяются в обеих половинах сосуда, тогда как ионы протеината остаются лишь в одной его половине. В результате в той половине сосуда, куда проникли ионы калия (на рисунке слева), образуется избыток положительных ионов. Так как электрическое поле, создаваемое отрицательными ионами калиевой соли белка в правой половине сосуда, не позволяет положительным ионам калия распределиться равномерно, электрический заряд по обе стороны мембраны повышается. Если электроды измерительного прибора поместить с обеих сторон мембраны, можно определить разность потенциалов. Поскольку напряжение возникает в результате действия полупроницаемой мембраны, его принято называть напряжением мембраны (оболочки), или диффузионным напряжением. Теоретически можно доказать, что величина этого напряжения зависит от концентраций растворов, находящихся по обе стороны мембраны, и от скорости движения ионов в растворе. В нашем примере диффузионное напряжение составляет 58 мВ.
      Резонно задать вопрос: что общего между описываемым опытом и возникновением потенциала покоя нервного волокна? Оказывается, эти явления очень близки друг к другу. Как удалось установить, клеточная мембрана, отделяющая клетку от внеклеточного пространства, по существу не что иное, как полупроницаемая мембрана, ничем не отличающаяся от той, о которой шла речь. Следовательно, и в нервной клетке имеются все условия, необходимые для возникновения электрического потенциала мембраны. Роль двух растворов разной концентрации, использованных в опыте, играют в нервной клетке внутриклеточная протоплазма, клеточное ядро и органеллы, с одной стороны, а с-другой — межклеточная жидкость, находящаяся вне клетки, т. е. в межклеточном
      пространстве. В состоянии покоя на ее внешней поверхности накоплен положительный, а на внутренней — отрицательный заряд.
      Когда в нашем первом опыте электроды прикладывали к внешней поверхности клеточной стенки и стрелка прибора оставалась неподвижной, это не означало, что на наружной поверхности клетки электрический заряд отсутствует, а лишь свидетельствовало об отсутствии между этими двумя точками разности потенциалов. Вводя же один из электродов через надрез внутрь клетки, этим по существу определяли напряжение мембраны.
      В предыдущих опытах мы имели дело с нервным волокном, находящимся в состоянии покоя. Однако нервные клетки обладают специфическим свойством: возбудимостью. Под этим подразумевается способность нервных клеток (а также всех других клеток) изменять свой обмен веществ под влиянием внутренних и внешних факторов. Внешнее воздействие называется раздражением, а возникающая на него реакция — возбуждением. Раздражение может вызываться любым энергетическим изменением во внешней среде: изменением температуры, химическим или электрическим действием и т. д. Одноклеточные организмы и все клетки простейших многоклеточных организмов реагируют на раздражение одинаково. У организмов, находящихся на более высокой ступени развития, имеется некоторое «распределение обязанностей» между клетками: под воздействием раздражения мышечные клетки совершают движения, клетки эндокринных желез выделяют гормоны, по нервным клеткам проходит волна возбуждения, рецепторы (глаз, ухо) превосходно приспособлены для приема раздражения и т. д.
      Среди прочих источников раздражения электрическая энергия занимает особое место: ее легко дозировать, она в допустимых количествах не вызывает повреждения клеток, по мере надобности раздражение можно повторять.
      Вызовем теперь при помощи электричества раздражение нервного волокна и проследим, что произойдет, когда в нервном волокне возникнет возбуждение. С этой целью установим в ряд несколько измерительных приборов. В момент раздражения стрелки приборов остаются неподвижными, однако через определенное время сначала отклонится стрелка ближайшего к месту раздражения
      прибора, а вслед за ней — и стрелки других приборов. Раздражение пройдет по всему нервному волокну. Это явление называется волной раздражения (рис. 7).
      Проследим за показаниями одного прибора. Сперва электрод, находящийся ближе к месту раздражения, обнаружит отрицательный заряд, затем напряжение исчезнет, чтобы снова возникнуть, но при этом знак напряжения меняется на противоположный. Это явление можно объяснить только тем, что под действием волны раздражения, проходящей до окончания нервного волокна, потенциал покоя нервной клетки изменяется и положительно заряженная до того наружная поверхность нерва становится отрицательной по отношению к остальным его участкам. После прохождения волны раздражения картина .восстанавливается.
      Ученые исследовали ионы, находящиеся внутри клетки и в межклеточном пространстве и являющиеся причиной описанного феномена. Установлено, что в состоянии покоя клеточная мембрана гораздо легче пропускает находящиеся внутри клеток ионы калия, чем ионы натрия и хлора. Число внутриклеточных ионов калия в 10 — 30 раз больше числа других ионов, тогда как в межклеточном пространстве преобладают ионы натрия, число которых по крайней мере в 10 раз превышает число ионов калия.
      В состоянии покоя ионы калия легко проникают в межклеточное пространство, унося с собой положительный заряд, тогда как преобладающие в межклеточном пространстве ионы натрия не в состоянии проникнуть в клетку. Однако при раздражении проницаемость клеточной мембраны изменяется, причем ионам калия становится труднее проникать сквозь мембрану, в то время как ее сопротивление по отношению к ионам натрия уменьшается. Очевидно, что в данном случае положительные ионы натрия приносят свой положительный заряд в нервную клетку и соотношение ионов по сравнению с положением покоя меняется на обратное.
      Поскольку состояние покоя обусловлено поляризацией ионов, происходящий при этом процесс принято называть поляризацией, а процесс, происходящий при раздражении, — деполяризацией. Состояние, возникшее при деполяризации, продолжается до тех пор, пока сохраняется изменившаяся в результате раздражения проницаемость клеточной мембраны. После прохождения волны возбуждения прежнее состояние восстанавливается и мембрана клетки снова становится более проницаемой для ионов калия. Начинается интенсивный переход ионов калия из нервной клетки в межклеточное пространство, продолжающийся до восстановления первоначального соотношения напряжений. Этот процесс, приводящий к прекращению деполяризации, называется реполяризацией.
      До сих пор ученые не пришли к единому мнению относительно изменения проницаемости клеточной мембраны. Некоторые предполагают, что она обладает полупроводниковыми свойствами. Но мембрану можно считать и фильтром, на котором располагаются частицы с электрическим зарядом; последние в зависимости от состояния клетки в данный момент более или менее плотно закрывают отверстия в мембране. По существу, клеточная мембрана представляет собой своеобразный фильтр, через который в зависимости от конкретных условий ионы калия проникают иначе, чем ионы натрия.
      Механизм распространения раздражения почти неизвестен. В 30-е годы было очень модно объяснять все жизненные явления электрическими процессами в организме. Сегодня специалисты с большей осторожностью подходят к этому вопросу и возникающий при раздражении нервов так называемый потенциал действия считают сопутствующим раздражению явлением, а не самим раздражением.
      Существует и такая точка зрения, согласно которой раздражение распространяется вдоль нервного волокна точно так же, как электрический сигнал по проводам. Это не совсем так, потому что в отличие от электрического сигнала раздражение по нервному волокну может передаваться только в одном направлении. Кроме того, электрический сигнал в процессе распространения затухает (ослабевает), тогда*как раздражение распространяется без затухания. Это можно объяснить, предположив, что энергия, возникшая в центральной нервной системе, не распространяется по нервному волокну, а в нем имеется цепочка соприкасающихся элементарных функциональных единиц; первая из них под воздействием раздражения, полученного от нервного, центра, изменяет свое состояние (в этот момент возникает деполяризация), а затем снова возвращается в состояние покоя (происходит реполяризация). При этом возникает сигнал, под воздействием которого соседняя функциональная единица раздражается и передает сигнал такой же величины следующим единицам. Так как после раздражения функциональная единица некоторое время не способна воспринимать новое раздражение (для этого ей необходимо вернуться в первоначальное состояние), то возбуждение может распространяться только в одном направлении.
      Посредством нервов, иннервирующих мышцу, можно добиться ее раздражения. Этот процесс сопровождается отчетливо видимыми изменениями: в месте раздражения мышца сокращается и утолщается. Таким образом мышца в состоянии производить механические движения. В поперечнополосатых мышцах, принимающих участие в произвольных движениях, волна возбуждения распространяется со скоростью 10 — 15 м/с, а в гладкой мускулатуре, осуществляющей движения внутренних органов, эта скорость едва достигает 10 мм/с.
      По нервному волокну раздражение распространяется не плавно, а прерывисто, преодолевая определенное расстояние. Величина этого расстояния зависит от того, как скоро нервная клетка возвратится из состояния, вызванного предыдущим раздражением, в исходное состояние, чтобы воспринять новое раздражение. Мышца также обладает способностью через некоторое время после сокращения возвращаться в состояние покоя и воспринять новое раздражение. Однако в отличие от нервов — и это весьма существенно — раздражение мышц можно вызвать и в состоянии неполного восстановления. Таким образом, если раздражения нервов, иннервирующих мышцу, следуют настолько часто одно за другим, что мышца еще не в состоянии расслабиться, то возникающее в результате нового раздражения сокращение как бы накладывается на предыдущее. Этого можно добиться, если интервал между раздражениями составляет примерно 0,05 с. При этом мышца максимально напряжена, и лишь мелкая дрожь на ее поверхности свидетельствует о периодических раздражениях. В таком состоянии мышца неспособна отдавать значительную механическую энергию.
      Изменения электрического потенциала или так называемого мышечного потенциала действия, которые наблюдаются в процессе работы мышц, происходят не одновременно с их сокращением, а до того, вместе с волной возбуждения.
      Механизм возникновения мышечного потенциала действия тождествен механизму его появления в нервном волокне; в данном случае напряжение скорее всего служит не причиной распространения раздражения, а лишь способствующим ему явлением. В механизме мышечного сокращения, по всей вероятности, основную роль играют химические процессы.
      Согласно биологическому закону «все или ничего», каждое мышечное водокно имеет минимальный порог возбудимости и мышца не реагирует на более слабое раздражение. Но, если раздражение даже незначительно превышает этот порог, мышечное волокно всегда сокращается в одинаковой степени. При воздействии на пучок, состоящий из множества мышечных волокон, усиление раздражения сопровождается более интенсивным сокращением мышцы. Волокна, входящие в состав мышечного пучка, обладают различными порогами возбудимости, поэтому чем сильнее раздражение, тем больше сокращается волокон; в последнюю очередь сокращаются те из них, что реагируют на наивысшее раздражение.
      Сердце, обеспечивающее кровоснабжение организма, представляет собой орган, который состоит из поперечнополосатой мышечной ткани. Мышечные стенки отдельных полостей сердца сокращаются через определенные интервалы и в определенном порядке. Раздражение, вызывающее сокращение сердечной мышцы, возникает в синусовом узле; последний находится в граничащей с крупными венами области правого предсердия. Отсюда раздражение, сопровождаемое так называемым потенциалом действия сердца, распространяется через предсердия к желудочкам. Сначала происходит сокращение предсердий, которому соответствует зубец Р на характерной электрокардиографической кривой (для краткости мы будем называть ее ЭКГ-кривой). Затем сокращаются желудочки; это истинный рабочий цикл сердца, во время которого кровь, скопившаяся в желудочках, проталкивается в артерии. На ЭКГ-кривой этому циклу соответствует зубец R (см. рис. 8). В завершающей фазе стенки желудочков снова расслабляются, как бы готовясь к новому циклу. Сопоставив зарегистрированное изменение потенциала действия сердца с нормальной ЭКГ-кривой, опытный специалист сделает правильные диагностические выводы при ряде сердечных заболеваний. Разумеется, электрокардиография — лишь один из многочисленных методов исследований. Оценка данных электрокардиографии относится исключительно к компетенции специалиста.
      Деятельность головного мозга также сопровождается возникновением потенциала действия. Метод регистрации этого потенциала получил название электроэнцефалографии. Однако сложнейшую деятельность головного мозга очень трудно охарактеризовать только с помощью электроэнцефалографии. Головной мозг состоит из миллионов нервных клеток; в процессе их деятельности возникают миллионы различных по величине, форме и частоте потенциалов действия. Результирующую этих потенциалов регистрируют посредством 10 — 32 электродов, которые прикрепляют к голове больного. Несмотря на сложность полученной таким образом ЭЗГ-кривой, врач на ее основании может сделать важные выводы, а та~кже получить представление о работе головного мозга.
      Если известны электрические явления, сопровождающие деятельность живого организма, механизм возникновения электрических потенциалов, а также характеристики функции исследуемого органа, то теоретически возможно определить кривую потенциала действия, соответствующую нормальной функции органа. Этот метод играет весьма важную роль в диагностике. Сходная методика используется в ряде других исследований, например в электромиографии (в ходе которой определяется потенциал действия при работе мышц), электрога-стрографии (посредством которой изучают электрические явления, сопровождающие деятельность желудка), электроретинографии (изучающей электрическую деятельность, связанную с функцией глаза), электронистаг-мографии (методе электроисследования движений глазного яблока) и т. д.
      Каждый из перечисленных методов предоставляет ученым новые возможности для изучения электрических процессов, сопутствующих жизненным явлениям, способствует распознаванию болезней, а соответственно и их лечению.
     
      УДАР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА СПАСАЕТ ЖИЗНЬ
      Как упоминалось в предыдущей главе, давно известно, что ударом электрического тока можно вызвать раздражение человеческого организма. Однако в лечебных целях этим явлением нельзя было воспользоваться до тех пор, пока не был создан электрогенератор, позволяющий вырабатывать нужное электрическое напряжение. В середине XIX века Фарадею на основе закона индукции удалось создать необходимый генератор.
      Воздействие электрического тока на живой организм связано с возбудимостью живых клеток.
      Несомненный интерес представляет изучение роли отдельных характеристик тока в возникновении возбуждения. В первую очередь речь идет о его силе. (Собственно, вместо силы тока уместнее было бы говорить о плотности тока, т. е. силе тока на единицу поверхности. Как показали экспериментальные измерения, необходимая для возникновения возбуждения минимальная сила тока составляет 10~5 А/см2.) В нормальных условиях организм человека ощущает ток силой 0,001 А; ток силой 0,01 А вызывает значительное сокращение мышц, а ток в 0,1 А считается смертельным.
      Для возникновения возбуждения имеет значение и направление тока. Обычно возбуждение всегда поступает только со стороны катода (отрицательный заряд), тогда как, согласно новейшим данным, положительный заряд вызывает торможение. Важно помнить, что постоянный ток вызывает возбуждение только при его включении или выключении, в промежутке между ними возникает лишь электрохимическое действие.
      Существенное значение имеет также форма волны электрического раздражения. О действии включения и выключения постоянного тока уже упоминалось выше. Раньше, чтобы вызвать раздражение, использовали переменный синусоидальный ток. В последнее время для этого чаще применяют прямоугольные импульсы. Организм не в состоянии приспособиться к быстрым изменениям тока, поэтому таким путем током минимальной силы можно добиться весьма значительного раздражения (рис. 16).
      Важна также частота тока. При раздражении током очень низкой частоты (менее 5 Гц) организм ведет себя, как и при раздражении постоянным током, иными словами, возбуждение возникает лишь в момент включения и выключения. При постоянно включенном токе происходит однозначное по величине, но противоположное по направлению передвижение ионов, нейтрализующее действие раздражения. Даже в случае очень высокой частоты (свыше 10 кГц) возбуждения также не возникает, поскольку ионные процессы в клетках организма происходят медленнее, чем изменения тока. Наилучший эффект раздражения достигается при токе средней частоты — от 20 до 1000 Гц.
      Электрическую возбудимость живых клеток медики успешно используют при оценке различных нервных и мышечных заболеваний. На характеристики возбудимости влияет целый ряд болезней, поэтому изменение этих параметров имеет большую диагностическую ценность. Рассмотрим эти характеристики подробнее.
      Одна из важнейших характеристик — порог возбудимости, или реобаза. Под порогом возбудимости подразумевается минимальное значение постоянного тока, вызывающее возбуждение, иными словами, сокращение мышцы. Ткани человеческого организма обладают различным порогом возбудимости. Пороги возбудимости нормальной и пораженной ткани могут отличаться друг от друга. Однако порог возбудимости зависит от целого ряда факторов, поэтому сам по себе он еще не является источником достоверных данных. Об исследованной ткани можно получить больше сведений, если учесть, что посредством менее интенсивного, но более продолжительного раздражения можно вызвать такое же точно возбуждение, как при сильном, но менее продолжительном раздражении. Минимальную продолжительность импульса, вызывающего возбуждение и имеющего амплитуду, вдвое превышающую реобазу, принято называть хронак-сией (или временем хронаксии). Это уже более достоверный параметр, чем порог возбудимости.
      Раздражающее действие электрического тока используется не только в диагностике. Известен ряд заболеваний, при которых искусственно вызванные мышечные сокращения способствуют выздоровлению. Терапия раздражением с успехом применяется при повреждении мышц, сухожилий и суставов, параличах нервов, растяжении мышц и вывихах. Она оказывает также благоприятное воздействие при расстройствах пищеварения на почве вялости кишечника, при долечивании судорожных состояний или при мышечных болях, вызванных ожирением. Лечение электрическим током применяется и с целью предотвращения атрофии мышц под гипсовой повязкой. Без этого мышцы неизбежно атрофируются уже в первые недели иммобилизации поврежденной конечности. Этот вид лечения особенно важен для спортсменов: благодаря ему спортсмен получает возможность упражняться вскоре после снятия гипсовой повязки. Но наиболее широкое применение терапия электрораздражением получила в лечении различных заболеваний сердца.
      Ритмичная деятельность сердца направляется синусовым узлом, находящимся в зоне предсердий; механизм его действия пока не изучен во всех подробностях. Однако известно, что импульсы, посылаемые из синусового узла, вызывают сокращение сердечной мышцы сначала в области предсердий, а спустя некоторое время и в области желудочков. Импульсы, посылаемые синусовым узлом, проходят к желудочкам по особой ткани. При нарушении возникновения импульса или его проведения сердечная деятельность становится беспорядочной, синусовый узел теряет контроль над деятельностью сердца. В подобных случаях его роль принимают на себя вторичные органы, вырабатывающие импульсы в мышцах желудочков, и сердце продолжает работать. Это особое состояние характеризуется значительным снижением числа сокращений сердца в минуту; оно может уменьшиться даже на половину (такое состояние принято называть вентрикулярным ритмом).
      Понижение сердечной деятельности вызывает ухудшение кровоснабжения организма, и больной настолько ослабевает, что не в состоянии выполнять никакой физической работы. Иногда этой редуцированной сердечной деятельности недостаточно даже для поддержания собственного кровоснабжения сердца. В подобных случаях может произойти остановка сердца или же беспорядочное сокращение отдельных волокон сердечной мышцы, как говорят, фибрилляция сердца. Фибрилляция может возникнуть и при нарушении возникновения и проведения импульсов, вызванном различными вредными воздействиями (отравлением, сильным внезапным охлаждением организма, например при прыжке в воду, шоком, недостатком кислорода и т. д.). Фибрилляция — нередкое явление во время операций на сердце или в раннем послеоперационном периоде, когда больной еще находится в тяжелом состоянии. Она, как правило, возникает в момент операций, производимых под гипотермией (искусственным охлаждением), когда температуру тела больного понижают до 30°С и ниже. Установлено, что при фибрилляции можно и необходимо произвести искусственную стимуляцию сердца и таким образом вывести больного из критического состояния (рис. 17).
      В лечении нарушений сердечной деятельности медики основываются на многовековом опыте изучения физиологического действия электрического тока.
      В момент фибрилляции сердца к беспорядочно сокращающимся волокнам сердечной мышцы необходимо посылать кратковременные электрические импульсы определенной амплитуды; под их воздействием мышечные волокна сокращаются одновременно, а после прекращения импульса происходит одновременное же расслабление мышцы. При этом потерявший управление синусовый узел снова подчиняет себе все волокна сердечной мышцы и ритмичная деятельность сердца возобновляется. При дефибрилляции (т. е. прекращении фибрилляции) через сердце должен пройти ток силой примерно 1 А; в противном случае желаемого эффекта достигнуть не удастся. При токе меньшей силы не все мышечные волокна начнут сокращаться или, что еще хуже, может снова возникнуть фибрилляция восстановившего было нормальную деятельность сердца. Именно этим объясняется тот факт, что травмы, вызванные электрическим разрядом в 220 В, чаще оканчиваются смертельным исходом: в подобных случаях через сердечную мышцу проходит ток силой примерно 0,1 — 0,2 А, который вызывает фибрилляцию. Если человек, оказывающий первую помощь, этого не знает, а поблизости нет никого, кто мог бы оказать пострадавшему квалифицированную помощь, то прибывшему на место происшествия врачу не остается ничего другого, как констатировать смерть. В отличие от этого удар током высокого напряжения (свыше 5 — 10 кВ) зачастую не вызывает моментальной смерти, а сопровождается тяжелыми ожогами. При его прохождении через сердечную мышцу происходит ее судорожное сокращение, а после того, как воздействие тока прекращается, сердечная деятельность может восстановиться (так же как и после дефибрилляции). Естественно, это произойдет лишь в случае непродолжительного воздействия, если пострадавший не «прилип» к проводу высокого напряжения.
      Необходимый для дефибрилляции электрический ток силой в несколько ампер можно подавать лишь непродолжительное время, в противном случае возникающее при этом тецло вызывает повреждение сердечной мышцы и окружающих тканей. Сопротивление тканей сердца составляет приблизительно 50 — 100 Ом, иными словами, под воздействием тока нужной силы в сердечной мышце в течение доли секунды возникает эффект мощностью в несколько сотен ватт. О порядке величины выделяемой при этом тепловой энергии можно судить лишь приблизительно: вообразим, что к электрическому утюгу мощностью несколько сотен ватт на миг прикоснулись ладонью, хотя в данном случае мы ощутим только тепло, поступившее к ладони в результате теплопередачи.
      Вначале дефибрилляция проводилась на открытом сердце, охваченном похожими на ложку электродами. Но этим методом пользовались лишь во время торакальных операций. Трудно было представить себе, что в течение нескольких минут с момента остановки сердца его удастся обнажить, однако подобные, поистине героические операции и производились, особенно после того, как удалось разработать методику наружного массажа сердца, позволяющую поддержать жизнь больного до обнажения сердца. Как подтвердили последующие опыты, дефибрилляции можно добиться и не вскрывая грудной клетки при помощи электродов, прикладываемых к груди и спине. При этом извне должен поступать ток силой примерно 10 А — это необходимо для того, чтобы через сердце проходил ток силой около 1 А, требующийся для дефибрилляции.
      При наружной дефибрилляции серьезную проблему представляет прикрепление электродов к грудной клетке. Если переходное сопротивление велико, под электродами могут возникнуть серьезные ожоги. Кроме того, ток большой силы вызывает не только раздражение сердечной мышцы, но и сильные сокращения окружающих мышц. Эти сокращения происходят настолько резко, что, если не придерживать конечности больного, могут произойти вывихи, разрывы сухожилий или даже переломы костей. Подобных осложнений можно избежать, соблюдая правила крепления электродов, однако врачи вынуждены иногда пренебрегать возможными осложнениями, так как речь идет о спасении жизни больного.
      Существуют два способа дефибрилляции. Один из них состоит в том, что к сердцу на 0,1 — 0,2 с подключают переменный ток частотой 50 Гц и напряжением несколько сотен вольт (но не более 1000). Время задается при помощи электронной схемы. Транзисторный дефибриллятор готов к действию тотчас после включения.
      Второй способ заключается в том, что сквозь тело больного пропускают электрический разряд высокого напряжения от заряда, накопленного конденсатором. Исходное напряжение конденсатора составляет несколько тысяч (максимум 7000) вольт; разряд происходит за тысячные доли секунды. При этом способе дефибрилляции в организм поступает энергия порядка 300 — 400 Дж. Поскольку воздействие этого относительно большого количества энергии весьма непродолжительное, в данном случае мы имеем дело с очень большим пиковым током (примерно 50 А) и с очень большой пиковой мощностью (100 — 200 кВт). Поэтому при дефибрилляции необходимо соблюдать осторожность как в интересах больного, так и медицинского персонала.
      До сих пор речь шла о вентрикулярной фибрилляции (мерцании желудочков), приводящей к остановке сердца и состоянию клинической смерти. Встречается, однако, и мерцание предсердий. При мерцании предсердий транспортировка крови сердцем почти не нарушается и угрозы для жизни больного нет, но пациента необходимо вывести из этого состояния во избежание осложнений. Согласно данным американских ученых, с мерцанием предсердий также можно бороться при помощи электрического разряда. Однако, поскольку в данном случае на работающее сердце надо воздействовать довольно мощным током, важно знать, в какой момент применить это воздействие. В сердечном цикле имеется такой период, когда сердце очень чувствительно к раздражениям, и поступившее в этот момент раздражение может вызвать вентрикулярную фибрилляцию. В целях безопасности создан так называемый синхронизированный дефибриллятор, воспринимающий деятельность сердца, благодаря которому подача необходимого электрического импульса не приходится на опасный момент.
      Бывает, что у больного происходит полное расслабление серцечной мышцы, в связи с чем доставка крови к органам и тканям прекращается. Это состояние называется асистолией. В данном случае дефибрилляционное напряжение не даст желаемого эффекта, ибо остановка сердца обусловлена прекращением деятельности либо системы, вырабатывающей импульсы, либо проводящей системы сердца.
      Как показали теоретические подсчеты и практический опыт, для восстановления нормальной деятельности вялой сердечной мышцы необходимо подавать непрерывную последовательность импульсов, которые снова и снова стимулировали бы сердце к нормальным сокращениям. Наиболее эффективными для этой цели оказались прямоугольные импульсы. Если электроды присоединяются непосредственно к сердечной мышце, амплитуда импульсов должна составлять несколько вольт (3 — 15В), если же сердце не обнажено, то электроды прикрепляются к груди и спине больного; в данном случае амплитуда импульсов составляет 100 — 200 В. Важна также продолжительность отдельного импульса, которая обычно бывает порядка 0,001 с.
      В 50-е годы были созданы кардиостимуляторы — электронные приборы для продолжительной стимуляции сердца. В соответствии с уровнем электроники того времени это были довольно громоздкие приборы, которыми можно было воспользоваться лишь для кратковременной стимуляции сердца лежачего больного. Они предназначались для поддержания сердечной деятельности в критический период после перенесенной операции или инфаркта миокарда.
      К сожалению, работа проводящей системы сердца не всегда нормализуется. Нередко происходят необратимые нарушения функций проводящей системы, и больной до конца жизни нуждается в искусственной стимуляции сердца. Не удивительно, что прежние громоздкие электростимуляторы оказались непригодными для этой цели, не говоря уже о том, что через несколько дней после введения электродов у больного развивалась тяжелая инфекция. Возникла потребность в создании миниатюрного кардиостимулятора, который можно было бы вживить (имплантировать) в организм больного и который функционировал бы надежно в течение достаточно длительного времени.
      В истории создания кардиостимуляторов был промежуточный этап, связанный с конструированием батарейного кардиостимулятора. Небольшие размеры аппарата позволяли больным носить его с собой. Из-за упомянутой выше опасности инфекции от традиционного метода подводки к электродам пришлось отказаться. И тогда конструкторы нашли оригинальное решение: аппарат, находящийся вне организма (например, в кармане у больного), посылал высокочастотные сигналы — электромагнитные волны, т. е. действовал по существу как радиопередатчик. В тело больного вживляли приемное устройство, которое улавливало сигналы этого передатчика, оно демодулировало высокочастотные волны и вырабатывало из принятой энергии необходимые импульсы раздражения. Преимущества такого решения были обусловлены тем, что встроенное приемное устройство являлось пассивным, иными словами, в нем не содержался источник питания, а необходимую для работы энергию оно получало за счет электромагнитных колебаний, посылаемых передающим устройством. Батареи передающего устройства можно было легко заменять; в случае неисправности его можно было легко заменить запасным устройством. Кроме того, по мере надобности можно было менять и характеристики тока раздражения. Благодаря простоте конструкции работа имплантированного принимающего устройства была надежной. Однако рассматриваемый кардиостимулятор имел и определенные недостатки. Во-первых, больной вынужден был постоянно следить за его действием; во-вторых, аппарат по существу являлся протезом, и постоянное пользование им вызывало у больного отрицательные эмоции. Бесспорно, и это немаловажное обстоятельство сказалось на том, что батарейный кардиостимулятор не получил широкого распространения.
      Появление транзисторов расширило возможности для развития и усовершенствования кардиостимуляторов. Ученым удалось создать миниатюрные кардиостимуляторы, которые можно было без особых затруднений вживлять в организм больного. Первые такие стимуляторы, известные под названием «водитель ритма» (pacemaker), были созданы около 15 — 20 лет назад. По своим размерам (не превышающим размеров спичечного коробка) они допускали имплантацию в брюшную или грудную полость больного.
      Однако и здесь возникли определенные трудности. От кардиостимулятора требовалась не только надежность — важно, чтобы организм не отторг его как чужеродное тело. С этой целью аппарат помещали в капсулу (оболочку) из материала, не являющегося чужеродным по отношению к тканям организма. Так, например, если кардиостимулятор в капсуле из тефлона подвешивали в брюшной полости, то волокна соединительной ткани обволакивали капсулу и кардиостимулятор оказывался полностью фиксированным. В последнее время получили распространение тонкостенные оболочки из титана.
      Серьезную проблему представляла надежность подводящих к электродам проводников: сердце сокращается в сутки примерно 100 тысяч раз, поэтому легко себе представить, какая механическая нагрузка ложится на них. В настоящее время используют многожильные провода, скрученные иногда в двойную спираль. Изготовляются провода, состоящие из 294 очень тонких нитей из нержавеющей стали, которые обеспечивают нужную механическую прочность. Кроме того, 49 тонких серебряных проволочек обеспечивают хорошую электропроводность провода. Провод изолирован оболочкой из силиконовой резины, защищающей его также от механических повреждений. Следует добавить, что этот материал хорошо переносится тканями.
      Серьезную проблему для ученых представляла проблема размещения электродов. В прежние времена приходилось вскрывать грудную клетку и околосердечную сумку и подшивать электроды непосредственно к стенке желудочка. Вскрытие грудной клетки значительно увеличивало риск вмешательства; к тому же больному периодически по различным причинам (износ батарей, неисправность электродов) приходилось вживлять новый кардиостимулятор, что, естественно, было сопряжено с повторным вскрытием грудной клетки.
      Все это вынудило конструкторов разработать более простую методику имплантации электродов. Были созданы электроды, которые вводятся в сердце следующим образом: под местным наркозом врач вскрывает одну из вен шеи, вводит в нее электрод с оголенным концом и под рентгеноскопическим контролем осторожно проводит его в правый желудочек. Электрод, соприкасающийся с кровыо и сердечной мышцей, соединен проводником с кардиостимулятором, имплантированным больному под кожу (например, в подмышечной области). Проводник электрода в свою очередь проходит под кожей; он соединяет электрод, находящийся в полости сердца, с кардиостимулятором. Второй отводной электрод подсаживают под кожу вблизи сердца (рис. 18).
      В кардиостимуляторах новой конструкции имеется еще третий электрод, предназначенный для наблюдения за спонтанной деятельностью сердца. Он получил название детекторного, или направляющего, электрода.
      Наибольшую трудность представляет питание, т. е. обеспечение кардиостимулятора энергией. Питающие его батареи должны быть долговечными, в противном случае возникает необходимость в повторной операции для вживления нового кардиостимулятора. Правда, сейчас эта процедура упростилась, однако создание длительно действующих аппаратов продолжает оставаться актуальной задачей. Срок действия современных стимуляторов два-три года, но имеются образцы и с большим сроком действия. Одно из решений проблемы создания
      долговечных батерей с длительным сроком службы основано на использовании радиоактивных веществ.
      Радиоактивная батарея заряжена плутонием-238. Этот изотоп излучает только а-частицы. Его период полураспада составляет 86 лет; иными словами, за это время интенсивность его излучения уменьшается наполовину. а-Частицы полностью поглощаются даже относительно тонкой металлической фольгой, поэтому зашита от облучения не представляет трудностей. Батарею, питающую кардиостимулятор, необходимо обеспечить электрической мощностью порядка 200 мкВт. Нужная для ее получения тепловая мощность составляет около 100 мВт. Для образования такого количества тепла требуется 200 мг плутония-238. Это количество радиоактивного вещества свободно помещается в капсуле диаметром 10 мм.
      Энергия излучения плутония-238 превращается в капсуле в тепловую энергию; при этом стенка капсулы нагребается до 100°С. Разность температур капсулы и тела человека миниатюрные термоэлементы преобразуют в электрическую энергию. В исследовательской лаборатории фирмы «Сименс» в Эрлангене термоэлементы наносят -путем испарения на тонкие полоски из полиамида. На полосу длиной 1 м приходится около 700 микроэлементов. Полосу наматывают и приклеивают к капсуле с плутонием.
      Ученые задались целью преобразовать энергию живого организма в электрическую энергию. Согласно одному проекту, для этого используется механическая энергия движений легкого. Между ребрами и позвоночником в том месте, где при расширении и сжатии легкого движения наиболее интенсивные, помещают пьезоэлектрический кристалл. Под влиянием этой механической деформации пьезоэлектрический кристалл вырабатывает электрический ток. Таким способом удалось получить источник электрической энергии, достаточной для питания кардиостимулятора. Подобным же способом механическую энергию сокращений сердца можно с помощью пьезоэлектрического элемента превратить в электрическую. Установлено, что в результате деятельности легкого и сердца механическая энергия достигает порядка 5 — 10 В — этого, безусловно, вполне достаточно для выработки электрической энергии порядка 10 мкВт, необходимой для работы кардиостимулятора. Оба описываемых метода были опробованы в экспериментах на животных и дали обнадеживающие результаты.
      Из источников энергии, имеющихся в человеческом организме, наиболее доступной для преобразования в электричество представляется, по-видимому, химическая энергия. Организм располагает ею в изобилии. Например, большая часть жидкостей имеет свойства электролитов, гальванических элементов или аккумуляторов. Если в такую электролитную среду поместить два электрода из соответствующих материалов, между ними возникнет напряжение порядка 1 В. После суммирования напряжений нескольких элементов можно обеспечить питанием имплантированный кардиостимулятор. Подобные гальванические элементы позволяют получить ток 10 мА; этого вполне достаточно, так как для работы кардиостимулятора в среднем требуется около 50 мкА.
      Как и в гальванических элементах, вещество, из которого выполнен электрод, служащий анодом, вводится в жидкости тела, играющие роль электролита. Лишь продолжительные наблюдения в эксперименте позволят установить, насколько безвредно длительное присутствие подобных веществ (например, цинка) в организме человека.
      Большие возможности представляет и использование мускульной энергии и в первую очередь энергии, возникающей при изменении положения тела. За счет этой энергии можно обеспечить зарядку аккумулятора имплантированного кардиостимулятора. Точно так же обстоит дело и с преобразованием кинетической энергии, образующейся при движениях руки: ею можно зарядить аккумулятор автоматических ручных часов. Не следует забывать и об энергии, образующейся в результате деятельности вегетативной нервной системы. Кроме того, может быть использована энергия, возникающая при перистальтике желудка и кишечника; здесь можно рассчитывать на механическую энергию порядка 10 — 50 мВт.
      Значительное количество энергии можно получить и за счет разности температур различных участков организма; ее проще всего преобразовать в электрическую энергию с помощью термоэлементов. Разность температур между внешней поверхностью и внутренними участками тела составляет несколько градусов, а разница, например, между температурой печени — органа с наивысшей температурой — и конечностями даже превышает 10°С. Не исключено, что это явление может быть положено в основу биологической батареи.
      В настоящее время проводятся лишь первые эксперименты по питанию вживленного кардиостимулятора от биологических батарей, но уже заранее можно сказать, что с точки зрения физики они кажутся перспективными.
      Недостаток самого простого имплантируемого кардиостимулятора заключается в том, что он работает на определенной частоте, т. е. вызывает около 70 сокращений сердечной мышцы в минуту независимо от того, отдыхает больной или выполняет какую-нибудь работу. Это создает определенные трудности, ибо даже при значительной физической нагрузке частота сокращений не увеличивается; иными словами, сердце не приспосабливается к возросшим потребностям организма и не поставляет большего количества крови. Возникла необходимость в создании кардиостимулятора, который работал хотя бы на двух частотах и обеспечивал бы более частые сокращения сердечной мышцы при увеличении физической нагрузки. Как уже говорилось, в нормальных условиях вживленный кардиостимулятор вызывает 70 сокращений сердца в минуту.. Если кардиостимулятор будет иметь еще и вспомогательное устройство, то при возросшей нагрузке частоту его срабатывания можно увеличивать до 125 в минуту.
      Кардиостимулятор может потребоваться и в тех случаях, когда спонтанная деятельность сердца не прекратилась полностью, а необходимость в искусственной стимуляции возникает лишь периодически. Тогда и кардиостимулятор посылает импульсы, и сердце работает. Но если искусственное раздражение продолжает поступать во время .спонтанной деятельности в несоответствующие моменты сердечного цикла, то может возникнуть расстройство сердечной деятельности вплоть до наступления фибрилляции. Во избежание этого создан кардиостимулятор, способный воспринимать биотоки сердца и начинающий выдавать импульсы лишь в случае прекращения или значительного замедления работы сердца (при частоте пульса менее 60 ударов в минуту).
      Такие кардиостимуляторы называются вспомогательными; это означает, что аппарат начинает функционировать только в случае необходимости (рис. 20).
      В двух проводах находятся детекторный электрод и электрод для стимуляции
      сердца; третьим электродом является металлический корпус прибора.
      К вспомогательным кардиостимуляторам относится стимулятор вентрикулярного управления. Им пользуются больные с нарушенной проводящей системой сердца, у которых можно рассчитывать и на периодическую спонтанную сердечную деятельность. Этот стимулятор, как свидетельствует само название, получает сигнал от мускулатуры желудочка и спустя 0,01 с после появления зубца R посылает к желудочку импульс раздражения. Если частота пульса не достигает 70 сокращений в минуту, кардиостимулятор работает на постоянной частоте. Если частота спонтанной сердечной деятельности в пределах 70 — 145 сокращений в минуту, импульс раздражения, поступающий с запозданием 0,01 с, не оказывает никакого эффекта, поскольку поступает именно в тот момент, когда сердечная мышца находится в фазе покоя (т. е. в абсолютной рефракторной фазе). В случае чрезмерного учащения сердечной деятельности, когда частота пульса превышает 145 ударов в минуту, кардиостимулятор «редуцирует» импульсы раздражения. Кардиостимулятор вентрикулярного управления «допускает» спонтанную работу сердца лишь с частотой в пределах 70 — 145 сокращений в минуту; в случае отклонения от этой частоты он принимает на себя управление ритмом (отсюда его название «водитель ритма»).
      Создан и другой тип водителя ритма; сигналом для его включения также служит потенциал действия, сопутствующий спонтанной вентрикулярной деятельности. Электрод-детектор подает этот сигнал к входному устройству водителя ритма. Однако это запрещающий вход, другими словами, пока на нем имеется ведущий сигнал, водитель ритма не работает. Если же в течение определенного промежутка времени (примерно в течение 1 с) вентрикулярного запрещающего сигнала нет, начинает действовать водитель ритма, посылая импульсы раздражения к мускулатуре желудочков.
      Прибегая к помощи кардиостимуляторов различного типа, необходимо помнить, что эти аппараты непосредственно связаны с сердцем — органом, наиболее чувствительным к электрическому воздействию. Поэтому, например, в случае применения внешнего кардиостимулятора ни в коем случае нельзя допускать соприкосновения выводящих электродов с каким-либо электроприбором, включенным в сеть (например, с ночной лампой, электробритвой, кофеваркой и т. д.). Опыты на животных и анализы травм, вызванных электрическим током, позволили установить, что ток силой 15 — 20 мкА вызывает фибрилляцию желудочков, если пройдет непосредственно через сердце, особенно через синусовый узел. Между тем такой слабый электрический ток может легко просочиться через поврежденную изоляцию включенного в сеть электроприбора. Следует также проявлять большую осторожность при подключении к больному контрольных приборов, установленных около его постели. В таких случаях целесообразно пользоваться только приборами, работающими на батареях.
      Угрозу для больного представляют электрическое и магнитное поля, создаваемые работающими поблизости электроприборами: они могут вызвать помехи, нарушающие работу вживленного кардиостимулятора. Особенно опасно их воздействие на кардиостимуляторы вентрикулярного управления, работа которых подчиняется вентрикулярному ритму. Не трудно представить себе, что произойдет, если у больного с вспомогательным кардиостимулятором спонтанная сердечная деятельность нарушена, а в детекторном электроде появится напряжение, создаваемое источником помех: стимулятор отвергнет этот сигнал и сердце не получит импульсов раздражения.
      Для защиты от внешних помех в электрическую цепь кардиостимуляторов встроены соответствующие фильтрующие элементы, а сам аппарат и электрод заэкранированы. Однако больному с кардиостимулятором не рекомендуется находиться в местах, где может возникнуть электрическое или магнитное поле. Так, ему нельзя находиться возле приборов, создающих высокое излучение (телевизора, любительского радиопередатчика, паяльника для аппаратов коротковолновой диатермии, микроволнового обогревателя, ионизатора, кварцевой лампы и т. д.), а в аэропорту приближаться к магнитному прибору для обнаружения металлических предметов. Если больной с вживленным кардиостимулятором подвергается оперативному вмешательству, то хирург не имеет права пользоваться хирургическими приборами, работающими на высокой частоте, и т. д.
      Однако, несмотря на все перечисленные меры предосторожности, не исключена возможность возникновения фибрилляции. В таких случаях необходима дефибрилляция. Кардиостимуляторы новейшей конструкции снабжены защитной схемой, предохраняющей аппарат от высокочастотных ударов. Через несколько десятых долей секунды кардиостимулятор возобновит свою деятельность, и к сердцу снова начнут поступать импульсы раздражения.
      В момент вживления прибора следует очень тщательно следить за соединением кардиостимулятора с электродом. Важно помнить, что провода приходится присоединять, соблюдая полную стерильность. Поэтому делать это надо очень быстро и надежно, обеспечивая в местах соединения безупречный электрический контакт; эти места необходимо надежно защитить от соприкосновения с жидкостями внутри организма.
      Электронную схему и ртутные батареи кардиостимулятора помещают в металлическую капсулу, заполненную нейтральным газом. Таким образом, электронные элементы могут функционировать в идеальных условиях (оболочки из эпоксидной смолы частично пропускали влагу). Кроме того, металлическая оболочка обеспечивает необходимую механическую прочность, тогда как прежде деформация пластмассовых оболочек часто служила причиной неисправностей в электронной схеме.
      Кардиостимулятор помещают в коробочку из титана, устойчивого к коррозии и не отторгаемого организмом. В медицине титан находит применение уже около 15 лет при дефектах костной ткани. Накопленный опыт подтвердил его пригодность и в качестве оболочки кардиостимулятора. Чтобы предотвратить «прилипание» загрязняющих частиц, наружную поверхность металлической капсулы тщательно полируют.
      Во время работы ртутных батареек образуется водород. Поскольку капсула герметично закрыта, водород не может из нее выделиться. Для связывания водорода внутрь капсулы помещают химический реактив, который при температуре 37°С и нормальном давлении поглощает около 100 см3 водорода.
     
      ЦЕЛИТЕЛЬНОЕ ТЕПЛО
      После изобретения радио по мере создания все более мощных радиопередатчиков у людей, работающих на радиостанциях, стали наблюдаться странные явления; отмечались главным образом нарушения нервной системы, а у лиц, долгое время работающих на радиостанции, часто повышалась температура. Поскольку эти симптомы не были связаны с каким-либо соматическим заболеванием, возникла догадка, что они обусловлены радиоволнами. Это явление получило название «радиолихорадки».
      Как показали исследования, у людей с повышенной чувствительностью электромагнитные волны могут вызвать головную боль, быструю утомляемость, бессонницу, беспокойство, раздражительность, ощущение страха и целый ряд других неприятных симптомов. В результате многочисленных наблюдений специалисты пришли к выводу, что в помещениях, где находится мощная радиоаппаратура, необходимо ввести и строго соблюдать правила охраны труда. Экранирование аппаратуры привело к резкому сокращению жалоб.
      Однако страсти поутихли, но только на радиостанциях. В научно-исследовательских лабораториях продолжали наблюдаться случаи «радиолихорадки». Началось тщательное и кропотливое изучение физиологического воздействия электромагнитных излучений. Одно за другим появлялись сообщения о том. что мощные электромагнитные излучения в течение считанных минут приводят к гибели подопытных животных, тогда как под воздействием более слабых электромагнитных излучений рост гусениц тутового шелкопряда, например, ускоряется, из яиц попугая птенцы вылупляются раньше срока, новорожденные мышата быстрее прибавляют в весе.
      Ученых прежде всего интересовал механизм действия электромагнитных излучений на живой организм. В ту пору уже были известны электрические процессы, происходящие в живом организме, поэтому логически напрашивался вывод, что организм, в котором возникают электрические явления, не может оставаться безучастным и по отношению к внешнему электромагнитному полю. Ученые давно знали, что удар тока вызывает сокращение мышц. Кроме того, Дю Буа Реймон и Рейн доказали, что степень раздражения зависит от частоты тока; так, организм человека наиболее чувствителен к току частотой 50 — 100 Гц, а к токам более высоких или более низких частот чувствительность снижается. Следовательно, радиопередатчики, работающие на частоте нескольких сотен кило- или даже мегагерц, не должны были бы вызывать раздражения. Однако этому выводу противоречили симптомы, отмечающиеся у сотрудников радиостанций.
      Из физики известно, что если радиоволны поглощаются какой-то средой, то электромагнитная энергия превращается в тепловую и среда нагревается. Поскольку электромагнитное излучение вызывает повышение температуры у живого организма, ученые предположили, что неприятные ощущения людей обусловлены повышенным образованием тепла в результате воздействия электромагнитного излучения. В 30-е годы Коваршик проделал следующий опыт: в ванну с дистиллированной водой температурой 24°С он пускал рыб и подвергал их воздействию электромагнитного излучения такой интенсивности, что температура тела рыб повышалась до 40°С. Рыбы погибали через несколько минут, причем температура воды повышалась лишь на десятые доли градуса. Затем в ванну помещали других рыб, но воду предварительно подогревали до 40°С. И в этом случае — уже без электромагнитного облучения! — рыбы также погибали через несколько минут. Таким образом, ученому удалось доказать, что гибель рыб была вызвана не каким-то специфическим воздействием, а исключительно тем, что температура их тела резко повысилась (вспомним, что нормальная температура рыб не отличается от температуры воды).
      Выводы, сделанные на основании этого опыта, не утратили своей силы до сих пор Кроме теплообразования, специалистам не известно никакое другое воздействие, которое электромагнитное излучение оказало бы на живой организм. Во время второй мировой войны в связи с использованием радиолокаторов был накоплен богатый опыт. Солдаты, обслуживающие радиолокационные устройства, обнаружили, что микроволновое излучение радиолокаторов действует согревающе: в зимние месяцы люди обогревали в пучке излучения радиолокатора озябшие руки, холодные пальцы ощущали приятное тепло. Только при очень интенсивном излучении возникали ожоги или труднозаживаемые язвы.
      Так отпало подозрение, что сотрудники радиостанций испытывают какое-то вредное воздействие электричества. Одновременно некоторые прозорливые исследователи осознали пользу, которую может принести тепловой эффект радиоизлучения для лечения больных.
      Тепло используется в лечебных целях с незапамятных времен. Достаточно вспомнить нагретый кирпич, горячую ванну, различные припарки — каждое из этих средств предназначено для согревания какой-либо части тела, т. е. для искусственного повышения локальной температуры.
      Общий недостаток традиционных способов лечения теплом обусловлен тем, что тепловая энергия поступает в организм из источника тепла, находящегося вне его (например, из грелки), путем теплопередачи. Это обусловливает неравномерное распределение тепла между тканями; согревается главным образом внешняя поверхность тела (кожа) и прилегающая к ней жировая клетчатка, а также поверхностно расположенные мышцы, тогда как температура более глубоких тканей и органов (мышц, суставов) почти не изменяется, хотя, как правило, именно они нуждаются в воздействии тепла. Чтобы на несколько градусов повысить температуру в глубоко расположенных тканях, на поверхность тела следовало бы поместить источник тепла с температурой 70 — 80°С. По вполне понятным причинам это невозможно из-за опасности ожогов и сильной боли (нервные окончания, воспринимающие боль, находятся в поверхностном слое кожи).
      Сказанное позволяет нам понять удовлетворение ученых, установивших, что с помощью электрического тока можно добиться повышения температуры внутри живого организма, причем так, что тепловая энергия будет образовываться в самом теле человека. Строго говоря, такой же эффект дает и инфракрасная лампа, но ее лучи очень интенсивно поглощаются тканями, поэтому инфракрасным излучением можно прогреть кожный покров лишь до глубины 2 — 3 мм. В отличие от инфракрасного электромагнитные излучения более высоких частот проникают в ткани глубже.
      Прежде чем перейти к физиологическим воздействиям, остановимся на сущности электрофизиотерапевтичес-ких методов. Одной из характерных особенностей электрического тока является создание теплового эффекта, который возникает и в том случае, когда ток проходит через живые ткани. Один из первоначальных методов электрофизиотерапии основан на хорошо известном эффекте Джоуля, который сводится к следующему. К двум противоположным точкам тела прикрепляют металлические электроды, соединенные с источником напряжения высокой частоты (в несколько килогерц). Под воздействием проходящего через электроды тока в тканях между электродами выделяется тепло. Ток высокой частоты используется по той причине, что его раздражающее действие пренебрежимо мало и во время процедуры у пациента не возникает неприятных и болезненных мышечных сокращений. Основной недостаток рассматриваемого метода состоял в том, что даже при самом тщательном наложении электродов мог ухудшиться электрический контакт с поверхностью кожи, а из-за неплотного прилегания электродов — возникнуть ожоги. Это вынудило врачей отказаться от данного метода.
      Сейчас медики все еще пользуются так называемым методом конденсаторного поля. Участок тела, нуждающийся в прогревании, располагают между двумя металлическими .электродами, не соприкасающимися с телом; в данном случае замкнутой цепи тока нет. Расположенные друг против друга электроды ведут себя как две пластины плоского конденсатора, а через конденсатор может проходить ток высокой частоты.
      Количество тепла, освобожденного в тканях, зависит от их электрических характеристик, а именно проводимости и диэлектрической постоянной. Значения этих характеристик для различных тканей (мышц, кожи, жировой клетчатки) разные. В случае тока частотой 20 — 50 МГц кожа и подкожная клетчатка нагреваются примерно в девять раз сильнее, чем мышечная ткань. Но хотя рассматриваемый способ и привлекательнее грязевых припарок, он все же непригоден для прогревания глубоко расположенных тканей и органов. Как показали эксперименты, электромагнитное излучение проникает в тело тем глубже, чем выше частота излучения. К этому выводу исследователи пришли перед второй мировой войной, однако в те времена не было возможности создать генераторы необходимой мощности и частоты. В военные годы получила большое развитие электроника, а после окончания войны на складах скопилось большое количество радиолокационных установок, которые с успехом можно было использовать для фундаментальных научных исследований. Ученым удалось доказать, что излучение радиолокационных устройств, работающих на частоте 2500 МГц, пригодно для терапии. Поскольку это излучение называлось микроволнами, лечебный метод, основанный на их использовании, получил название микроволновой терапии.
      Аппараты микроволновой диатермии позволяют прогреть находящиеся в глубине ткани в большей или по крайней мере в такой же степени, как и кожный покров. Любопытно ощущение, которое испытывает больной, помещая руку в зону облучения микроволновым аппаратом большой мощности. Примерно с минуту он не чувствует тепла — это вызвано тем, что значительное теплообразование начинается в костях и глубоко расположенных мышцах. Только возникшее в этих местах тепло постепенно передается кожному покрову. Проходит почти минута, прежде чем тепло будет воспринято нервными окончаниями, находящимися в коже. Вот почему с аппаратом микроволновой диатермии следует обращаться очень осторожно: нельзя включать ток слишком высокой частоты, ибо за то время, пока у больного возникнет ощущение жжения, может произойти повреждение более глубоких тканей. Оно заключается в том, что белок, содержащийся в тканях, «свертывается» наподобие свернувшегося белка вареного яйца. Белки обладают относительно высокой температурной чувствительностью, и для их свертывания достаточно температуры 50 — 60° С. Во время процедуры нужно следить также за тем, чтобы облучению не подверглись органы с малым содержанием крови (хрусталик глаза, семенники), в которых не проявляется «охлаждающий» (теплообменный) эффект кровообращения. Именно поэтому наиболее чувствительные части тела до начала сеанса Необходимо защитить металлической сеткой.
      В настоящее время используются как конденсаторные (или коротковолновые), так и микроволновые аппараты диатермии, по своему действию дополняющие друг друга. Аппараты диатермии применяются преимущественно для лечения ревматических заболеваний. Согласно статистическим данным, число больных ревматизмом превышает число больных сердечно-сосудистыми, нервными и психическими ’заболеваниями, взятыми вместе. По имеющимся сведениям, около 10 — 15% всех средств, выделяемых для оплаты нетрудоспособности, приходится на долю больных ревматизмом. Так как средняя продолжительность жизни увеличивается, следует ожидать и увеличения числа больных ревматизмом, поскольку этому заболеванию подвержены преимущественно люди пожилого возраста.
      Высокочастотные аппараты диатермии пригодны и для «атермической» терапии, т. е. терапии, не связанной с повышением температуры тела. При этой процедуре в организме больного образуется такое незначительное количество тепловой энергии, которое не дает тепла. Однако’ было бы ошибочно думать, что такой метод лечения не эффективен. Отмечено, что он особенно благоприятно действует при острых воспалительных процессах. Если бы в подобных случаях пришлось прибегнуть к прогреванию очага воспаления, в котором и без того высокая температура, то это усугубило бы сопутствующие воспалению нарушения обмена и человек испытал бы невыносимую боль. Здесь уместнее всего воспользоваться атермической терапией, которая, как полагают, способствует удалению вредных веществ, накопившихся в воспаленных тканях. Известно также, что по окончании такого лечения в облученных участках еще долго сохраняется расширение сосудов; это улучшает кровообращение в очаге воспаления.
      Высокочастотная диатермия находит применение и в хирургии. Скальпель долгое время считали основным режущим инструментом, которым хирург рассекает ткань. Однако и этот инструмент имеет свои недостатки. Если скальпелем перерезать кровеносный сосуд, начинается кровотечение. Крупные сосуды нужно перевязать, причем каждый в отдельности, тогда как кровотечение из мелких сосудов прекращается в результате свертывания просочившейся в ткани крови. Процесс свертывания происходит довольно медленно, кроме того, кровотечение затрудняет осмотр операционного поля. Последнее обстоятельство особенно нежелательно при тонких оперативных вмешательствах (например, при глазных операциях). К тому же нельзя сбрасывать со счетов кровопотерю. В свете сказанного понятна мечта хирургов получить инструмент для «бескровных» операций.
      Этому особому требованию отвечают хирургические инструменты и приборы, работающие на токах высокой частоты. При помощи соответствующих электродов этот ток направляется на участок, где предстоит разрезать ткани. Одним электродом служит большая металлическая пластина, прикрепляемая к бедру больного (так называемый пассивный электрод), вторым, собственно режущим, электродом являются нож, игла, петля (активный электрод). Форма и размеры режущего электрода позволяют приложить его точно к нужному месту. После включения прибора вблизи пассивного электрода возникает ток сравнительно небольшой плотности, что сопровождается лишь незначительным повышением температуры. Вблизи же небольшого активного электрода плотность тока очень высдка, поэтому внезапно образуется большое количество тепла, которое мгновенно нагревает жидкость в клетках до точки кипения. Под влиянием пара высокого давления клетка как бы «взрывается». Активный электрод — электронож — рассекает ткани так же, как острый скальпель, но при этом не возникает кровотечения, поскольку образующееся тепло вызывает моментальное свертывание крови, поступающей из перерезанных сосудов. В перевязке нуждаются только крупные сосуды. Чтобы остановить кровотечение из кровоточащей раны, прибегают к помощи активного электрода с большой поверхностью (например, шаровидной формы) — электрокоагулятору. Из-за небольшой плотности тока его кровоостанавливающее действие проявляется не так быстро, но он дает температуру, достаточную для свертывания крови. Следует отметить, что более крупные сосуды нужно перевязывать не потому, что кровотечение нельзя остановить соответствующим электродом, а во избежание «пробки», которая может попасть в русло крови и вызвать серьезные осложнения.
     
      ЛЕЧЕБНОЕ ДЕЙСТВИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ
      Уже давно замечено, что между деятельностью живого организма и атмосферными явлениями существует определенная взаимосвязь. Еще в трудах Гиппократа, Авиценны, Парацельса, Земмельвейса и других ученых содержатся упоминания об этих наблюдениях. Также давно известно, что люди, живущие в определенной среде (в горной местности, в окружении хвойных лесов, на морском побережье), болеют реже, а если заболевают, то быстрее выздоравливают; не удивительна и тяга людей к таким местам. Именно там предпочитают строить дома отдыха и санатории, где медики изучают причины благотворного влияния окружающей среды на здоровье человека. С развитием промышленности связан прямо противоположный эффект: в городах участились заболевания, повысилась заболеваемость среди рабочих, обслуживающих определенные машины, и т. д. Так, например, в одном институте обратили внимание на то, что сотрудники, работающие с электростатическим генератором, становились апатичными или, напротив, раздражительными, и их настроение быстро менялось.
      Ученые предположили, что эти биологические и психологические явления связаны с изменениями в окружающей среде. По мере накопления сведений об атмосферном электричестве выяснилось, что и оно влияет на живой организм. Французский ученый Бертолон, профессор из Лиона, еще в 1777 году опубликовал труд, посвященный воздействию атмосферного электричества на человеческий организм. Благодаря исследованиям современных врачей, физиков, химиков сейчас достоверно известно, что электрическое состояние атмосферы в немалой степени влияет на деятельность нашего организма. Это тем более логично, что и в самом живом организме происходят многочисленные электрические процессы, и мы вправе ожидать, что на них оказывают влияние высокоэнергетические электрические процессы, происходящие в атмосфере. Прежде чем перейти к их рассмотрению, остановимся на основных сведениях об атмосферном электричестве.
      Как известно, Земля имеет электрическое поле: ее поверхностный отрицательный заряд составляет примерно 500 000 Кл (кулон). Благодаря этому заряду в атмосфере образуется электрическое силовое поле, величина которого на высоте 15 — 20 км равна приблизительно 1 В/м, а вблизи земной поверхности — примерно 100 — 250 В/м. Эти величины действительны лишь для случая равномерного распределения заряда; различные местные воздействия (например, гроза) вызывают значительные отклонения. При резких переменах погоды поверхностное распределение заряда становится неравномерным. Кроме того, наблюдаются и периодические колебания распределения, связанные с различными природными явлениями (смена времен года, солнечная активность и т. д.).
      В атмосфере содержится огромное число нейтральных атомов и молекул газов, а также множество частиц (сажа, пыль, водяной пар, кристаллы солей и т. д.). Наряду с нейтральными частицами имеются и электрически заряженные частицы — ионы. Это название, предложенное Фарадеем, восходит к греческому слову «io», что означает «иду». Название частиц указывает именно на то, что ионы движутся в электрическом поле.
      Связанный более или менее прочно с атомным ядром электрон нередко либо отрывается от ядер (например, в результате теплового движения) — в таком случае образуется положительный ион, либо, напротив, свободный электрон в процессе теплового движения «прилипает» к нейтральному атому — тогда образуется отрицательный ион. Помимо теплового движения, ионизация может возникать и под действием других факторов: например, излучения радиоактивных атомов, находящихся в воздухе или в поверхностном слое Земли, солнечного ультрафиолетового излучения, космической радиации, атмосферных электрических разрядов и т. д. Эти явления происходят в различных участках атмосферы, в разное время и с неодинаковой интенсивностью, поэтому количество ионов, образующихся в воздухе в различных районах, разное и изменяется со временем.
      Ионы образуются парами, иными словами, всегда возникают два иона — отрицательный и положительный. Несмотря на это, в различных местах атмосферы число положительных и отрицательных ионов (в 1 см3) может существенно различаться. Это объясняется тем, что на положительные и отрицательные ионы действуют силы, которые их разъединяют. В частности, на ионы действует отрицательный заряд Земли, вынуждающий положительные ионы в атмосфере смещаться вниз, а отрицательные — подниматься вверх. Вследствие этого вблизи-поверхности Земли в нормальных атмосферных условиях содержится значительно больше положительных, нежели отрицательных ионов. Соотношение числа этих видов ионов выражают некоторым фактором (униполярности), который представляет собой отношение числа положительных к числу отрицательных ионов. В нормальных условиях это отношение больше единицы у поверхности Земли, а в высоких слоях атмосферы резко снижается и становится меньше единицы. Из-за колебаний поверхностного электрического заряда происходит не только довольно беспорядочное изменение общего числа ионов, но и изменение упомянутого отношения.
      В атмосфере постоянно действуют ионизирующие факторы, другими словами, постоянно образуются ионы. Увеличению числа ионов до бесконечности препятствует рекомбинация, или процесс обратного превращения ионов. Вблизи поверхности Земли в каждом кубическом сантиметре в среднем образуется 6 — 12 пар ионов в секунду, однако в результате столкновений ионов различной полярности и уравновешивания заряда столько же пар погибает. Динамическое равновесие между процессами образования и рекомбинации ионов наступает не сразу, в течение короткого отрезка времени отмечаются значительные колебания числа ионов. Как показывает опыт, на основании изменений числа ионов перемену погоды можно предсказать примерно на 10 ч раньше, чем на основании изменений температуры, атмосферного давления или влажности воздуха.
      Когда методы измерения были усовершенствованы до такой степени, что появилась возможность с достаточной степенью точности определять электрическое состояние атмосферы, выяснилось, что с точки зрения биологического действия решающим является не столько число ионов, сколько отношение числа положительных ионов к числу отрицательных. Ученые установили, что в местностях, благоприятно сказывающихся на самочувствии человека (например, на горных курортах), преобладают отрицательные ионы, иными словами, это отношение меньше единицы. При изменении (передвижении фронта) погоды наблюдается преобладание ионов той или иной полярности. Так, незадолго до начала грозы, когда даже не столь чувствительные к перемене погоды люди чувствуют себя плохо, в данной местности происходит увеличение числа положительных ионов. Это объясняется тем, что под воздействием скопившегося в грозовых облаках положительного заряда электрическое поле может увеличиться до нескольких тысяч вольт/метр; оно как бы «высасывает» отрицательные ионы с поверхности Земли. После того как грянула гроза и пошел дождь, силовое поле уменьшается; более того, может измениться его полярность. В таких случаях число отрицательных ионов становйтся преобладающим. Как показали наблюдения, люди успокаиваются, настроение их улучшается.
      Механизм биологического действия атмосферных ионов не совсем однозначен, хотя и прост. Установлено, что отрицательные ионы, попав в дыхательные органы человека, вызывают раздражение нервных окончаний в легких, частично проникают через стенки легочных альвеол в кровь и таким образом оказывают действие на весь организм. В целях выяснения рефлею торного механизма ученые изучали возбудимость ножной мышцы подопытного животного. Под воздействием отрицательных ионов возбудимость мышцы изменялась, и этот эффект оставался неизменным даже после искусственной задержки кровообращения в исследуемой конечности, иными словами, после того, как поступление ионов к мышце с кровью прекратилось. Наблюдая за двумя подопытными животными с перекрестным кровообращением, исследователи доказали важную роль крови в переносе отрицательных ионов. Если одному из животных давали вдыхать отрицательные ионы, то 8 — 10 мин спустя тот же эффект наблюдался и у второго животного.
      Отрицательные ионы способствуют заживлению тяжелых ожогов: ожоговая поверхность засыхает быстрее, боли ослабевают, уменьшается потребность в болеутоляющих средствах.
      Как известно, дыхательные пути выстланы мерцательным эпителием, совершающим колебательные движения, — именно это его свойство позволяет устранять мельчайшие частицы пыли, которые попадают в дыхательные пути. Микроскопический эпителий, совершающий около 900 движений в минуту, как бы «выметает» из легких огромное количество частиц, попадающих туда с воздухом. Удалось доказать, что под влиянием отрицательных ионов мерцательные движения ускоряются, тогда как в случае положительных ионов наблюдается обратная картина. Этим объясняется лечебный эффект отрицательных ионов при аллергических заболеваниях, в частности сенной лихорадке и бронхиальной астме, приступы которой обусловлены именно поступлением в дыхательные пути загрязняющих веществ (аллергенов). Отличное действие отрицательные ионы оказывают также на вредных отраслях производства (угольных шахтах и заводах по производству керамики), где у рабочих может развиться силикоз.
      Почти полувековые исследования однозначно подтвердили, что в отличие от положительных отрицательные ионы оказывают благоприятное действие на организм человека. Как подтверждает медицинская статистика, в случае преобладания положительных ионов у больных чаще происходят легочные кровотечения, повышается частота пульса, увеличивается объем циркулирующей крови, одним словом, деятельность организма ускоряется. И наоборот, под действием отрицательных ионов вегетативные функции организма замедляются, в частности происходит сдвиг pH крови в сторону щелочной реакции, кровяное давление понижается, частота пульса замедляется, объем циркулирующей крови становится меньше. Соответственно уменьшается и нагрузка на сердце. Тем самым общее состояние организма, его сопротивляемость и «мотивированность» деятельности нервной системы изменяются к лучшему.
      В ходе исследований установлено также, что отрицательные ионы оказывают благоприятный психологический эффект на человека, влияя на его вегетативную сферу. Интересные доказательства представил французский ученый профессор Андрэ Ланжевен — один из пионеров этого лечебного метода. Исследуя в типографии газеты «Юманите» влияние ионов воздуха на работу наборщиков, Ланжевен пришел к следующему выводу: в случае преобладания в воздухе отрицательных ионов наборщики допускают гораздо меньше ошибок и меньше устают после изнурительной ночной работы. Американские психологи, проводившие наблюдения в универсальных магазинах, установили, что в помещениях, насыщенных отрицательными ионами, продавцы более приветливы с покупателями, а те в свою очередь охотнее делают покупки, чем в те дни, когда в воздухе преобладают положительные ионы.
      Накопленный практический опыт и результаты научных исследований послужили толчком к созданию искусственного генератора ионов. Работы начались еще в первые десятилетия текущего века, однако из-за технических трудностей подходящие ионизаторы удалось создать лишь в 30-е годы, а их массовый выпуск начался только после войны. Эти приборы, имитирующие естественный ионизирующий эффект, работают от различных источников питания (рис. 23).
      Для ионотерапии используются генераторы, вырабатывающие отрицательные ионы. Существуют два метода лечения. Суть первого из них сводится к следующему: при помощи генератора в воздухе на непродолжительное время создается очень высокая концентрация ионов (1 млн. в 1 см3). Этим воздухом дышит больной. Второй метод допускает создание меньшей концентрации ионов — 1000 ионов на 1 см3 воздуха, но при этом больной должен дольше находиться в ионизированном помещении (такую концентрацию ионов создают, например, в раздевалках для персонала, в спальных комнатах ночных санаториев и т. д.). В США пользуются ионизаторами, в корпус которых вмонтирована надежно изолированная капсула с радиоактивным изотопом, обеспечивающим ионизацию; такой ионизатор в форме настольной лампы или вентилятора обеспечивает нужный состав ионов в непосредственно окружающей человека среде. Венгерские конструкторы предпочли другое решение: они создали прибор, производящий так называемые гидроионы. Гидроионы — капельки жидкости диаметром в несколько тысячных миллиметра, которые во время распыления или размельчения «начиняются» положительным или отрицательным зарядом. Преимущество такого прибора состоит в том, что целенаправленным выбором диаметра капелек можно регулировать глубину проникновения гидроионов в дыхательные пути. Кроме того, в качестве жидкости могут быть использованы лекарственные средства, что уже само по себе дает лечебный эффект.
      В венгерских ионизаторах новейшей конструкции использовано явление так называемого «тихого разряда». Правда, по-настоящему тихим этот разряд назвать нельзя — он издает слабое шипение и треск. В приборе имеются два небольших острия, ккоторым подается напряжение в несколько тысяч вольт. Мощное поле, возникающее в остриях, вызывает тихий разряд, который в свою очередь сопровождается образованием пар ионов. Если к остриям поступает отрицательное напряжение, то положительные ионы превращаются в нейтральные, а отрицательные ионы с большой скоростью вылетают через щели решетки перед остриями. Вокруг остриев внутри изоляционной коробки находятся направляющие электроды. Они предназначены, в частности, для того, чтобы фокусировать отрицательные веерообразно разлетающиеся ионы. Кроме того, электроды вместе с остриями создают электростатическое поле, которое обеспечивает нужную концентрацию ионов на определенном расстоянии от ионизатора. В некоторых приборах полярность можно изменять и таким образом получать положительные ионы — на некоторых больных благотворно действуют именно положительные ионы. К ионизаторам прилагается стойка или устройство для крепления к стене.
      Как уже упоминалось выше, благоприятный эффект отрицательных ионов может быть использован не только для лечения различных заболеваний, но и для их предупреждения, а также повышения работоспособности, снятия усталости и т. д. Кондиционеры новейшей конструкции не только регулируют температуру и влажность, но и подают требуемое число отрицательных ионов. Это тем более необходимо, что большинство существующих устройств для кондиционирования воздуха неблагоприятно действует на относительное распределение ионов. На поверхности металлических тел с высокой температурой преобладают положительные ионы. Так, например, в помещениях, обогреваемых электрообогревателями, число отрицательных ионов всегда меньше, чем положительных.
      Такого рода наблюдения послужили толчком к созданию ионизаторов различного назначения. В Венгрии, например, сконструирован ионизатор, предназначенный для автомашин (рис. 24). Благодаря этому прибору, обеспечивающему преобладание в машине отрицательных ионов, водитель меньше устает во время утомительных поездок, его реакция лучше. Применение такого ионизатора тем более оправдано, что кабина водителя насыщается положительными ионами. Многочисленные наблюдения подтверждают, что многие ранее не находившие объяснения несчастные случаи были вызваны неблагоприятным соотношением ионов.
      В последние годы ионотерапия получила признание врачей и сейчас занимает должное место среди прочих физических и химических методов лечения. Прежнее скептическое отношение к ионотерапии было обусловлено техническим несовершенством первых ионизаторов и
      Рис. 24. Специальный ионизатор для автомашины улучшает состав ионов в воздухе кабины водителя, снимает усталость, предотвращает ослабление внимания и заторможенность реакции. Многочисленные опыты подтвердили, что автоионизаторы способствуют повышению безопасности движения.
      неточностью дозировки отрицательных ионов. Необходимо отметить, что механизм действия отрицательных ионов пока полностью не раскрыт и в этой области предстоит еще многое сделать. Хотя в литературе нет сообщений о вреде ионотерапии, по наблюдениям одного западногерманского исследователя жители Кёльна и его окрестностей в массе реагируют на ионотерапию иначе, чем большинство людей: на них более благоприятное
      действие оказывают положительные ионы. Ученый объясняет это тем, что в данной местности в обычных атмосферных условиях преобладают отрицательные ионы, и поскольку местные жители к ним привыкли, их организм «отдает предпочтение» положительным ионам.
      Выяснение механизма действия отрицательных ионов помогло бы определить роль ионизаторов в городском транспорте, в школах, зрительных залах и других закрытых помещениях. И хотя имеется еще ряд неясностей, положительные результаты дают основание утверждать, что ионотерапия является новым, эффективным, экономичным й несложным физиотерапевтическим методом для лечения ряда заболеваний.
     
      ТОНЫ СЕРДЦА
      В предыдущих главах мы довольно подробно останавливались на электрических процессах и говорили о том, как можно использовать в диагностических целях электрические явления, возникающие в организме (потенциал действия), а также о том, как реагирует организм человека на различные электрические воздействия. Однако в нашем организме происходит ряд других физиологических процессов, сопровождающихся не электрическими, а другими физическими эффектами. Так, работающее сердце издает различные звуки (тоны), в организме возникают и другие звуки, жидкости тела находятся под воздействием изменяющегося давления и т. д. Зная эти физические величины, можно получить ценные сведения о состоянии человеческого организма. А получить их помогут электронные приборы, однако для этого необходимо сначала преобразовать эти сигналы в электрические. Для этой цели существуют различные преобразующие устройства, в частности специальный микрофон, преобразующий тоны сердца в электрические сигналы, пьезоэлектрические устройства, преобразующие давление крови в электрический сигнал, и т. д.
      Рассмотрим некоторые наиболее интересные методы измерения преобразованных сигналов. Начнем с метода фонокардиографии.
      Еще Гиппократ, древнегреческий врач, живший свыше 2000 лет назад, описал метод аускультации, или прослушивания грудной клетки. Метод этот не утратил своего значения до наших дней, более того, благодаря электронике он приобрел еще большую важность. Акустические явления, связанные с деятельностью сердца, играют особую роль в диагностике различных пороков сердца.
      Звуки, которые возникают в процессе работы сердца, создают сердечная мышца, клапаны сердца магистральные кровеносные сосуды и циркулирующая кровь. Эти звуки — тоны — передаются грудной стенке.Характер тонов, улавливаемых ухом или при помощи стетоскопа, зависит не только от того, как работает сердце — нормально или ненормально, — но и от состояния слуха врача, поэтому их оценка весьма субъективна. Кроме того, звуки частотой ниже 20 Гц ухом не прослушиваются. Между тем значительная часть низкочастотных звуков, не улавливаемых при аускультации, важна для диагностики.
      Для преодоления трудностей, обусловленных несовершенством человеческого слуха, создан электронный стетоскоп. Этот прибор при помощи микрофона улавливает тоны сердца, и после усиления электронной схемой они становятся отчетливо слышными. Преимущество рассматриваемого метода заключается в том, что врач в зависимости от состояния собственного слуха способен регулировать степень усиления звуков. Так, например, при оказании помощи пострадавшему на людной, шумной улице благодаря электронному стетоскопу тоны сердца можно усилить до такой степени, что, несмотря на шум, отчетливо прослушиваются даже очень тихие тоны сердца. К сожалению, простой электронной стетоскоп не позволяет услышать сердечные тоны низкой частоты, не-улавливаемые и невооруженным ухом.
      С этой целью создан аппарат, называемый фонокардиографом и дающий наглядное изображение сердечных тонов, в том числе и не прослушиваемых ухом. Аппарат построен по следующему принципу: высокочувствительный микрофон улавливает с грудной стенки сердечные тоны й преобразует их в электрические сигналы. Последние в свою очередь приводят в действие регистрирующее устройство, фиксирующее сигналы на движущейся бумажной ленте или фотопленке. Таким способом можно исследовать и тонкие особенности сердечных тонов.
      Преимущество фонокардиографии состоит в том, что она позволяет разделить сердечные тоны на участки, соответствующие различным частотам, и исследовать их в отдельности. Это весьма важно, ибо, как установлено, в тонах здорового сердца меньше высокочастотных ком* понент; они скорее похожи на музыкальные тоны. В больном же сердце возникают вихревые движения, сопровождающиеся довольно большим количеством высокочастотных компонент. Фонокардиография дает возможность изучать раздельно низко- и высокочастотные компоненты сердечных тонов и таким образом получить ответ на вопрос о состоянии сердца. Естественно, расшифровка фонокардиограммы — задача сложная, и врач, проводящий исследование, должен хранить в памяти сотни фонокардиограмм, чтобы быстро и точно определить причину патологических сердечных тонов. Вместе с тем, несмотря на большие преимущества фонокардиографии, от аускультации не должен отказываться даже очень опытный врач.
      Сердечные тоны, отводимые с грудной стенки, не абсолютно тождественны тонам, возникающим в сердце. Поглощение звука органами, находящимися в грудной полости, а также фильтрующее свойство грудной стенки искажают первичные тоны сердца. Это искажение выражается в том, что амплитуда более высоких частот в тонах оказывается меньше. Прослушиванию ухом это обстоятельство не мешает, так как ухо чувствительнее именно к высокочастотным звукам, т. е. к более высоким тонам. Но «ухо» фонокардиографического устройства линейное, поэтому оно воспринимает как сильные тоны одной и той же амплитуды независимо от их частоты. Это связано с необходимостью создавать искусственное искажение, чтобы в одинаковой степени были представлены как более низкие, так и более высокие тоны сердца. В электронике с подобной задачей справляются легко, используя частотные фильтры. Так как фильтрующий эффект грудной стенки у людей различный, иногда приходится проследить за тонами сердца в «месте их возникновения». Благодаря достижениям электроники и это препятствие удалось преодолеть: созданы миниатюрные микрофоны диаметром 2 — 3 мм, которые через одну из вен шеи вводят в сердце.
     
      ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СЛУЖБЕ ДИАГНОСТИКИ
      Нет необходимости подчеркивать, как много в работе врача значит температура больного — именно ею он интересуется прежде всего. Уже более ста лет для измерения температуры пользуются простым и надежным ртутным термометром (градусником). Однако наряду с общеизвестными достоинствами градусник не лишен и некоторых менее известных недостатков. К последним относятся его сравнительно большие размеры и большая масса, из-за чего на измерение температуры приходится тратить несколько минут. Кроме того, ртутный термометр отбирает значительное количество тепла в том месте, где производится измерение температуры (как известно, градусник надо держать в подмышечной области 10 мин, чтобы организм восполнил количество тепла, отнятое холодным термометром). Форма традиционных термометров позволяет измерять температуру только в определенных полостях тела (подмышечной впадине, прямой кишке, во рту), хотядля врача важно знать температуру поверхности кожи, желудка, трахеи, вены и других участков человеческого организма. К недостаткам градусника следует отнести и его хрупкость, а ртуть из разбитого термометра может оказать токсическое действие. Случается, что больные, измеряющие температуру без контроля медицинской сестры, «манипулируют» с градусником, подгоняя его показания до нужных им значений.
      В последние годы сконструированы электронные термометры, работающие на термоэлементах или полупроводниках (термисторах). Благодаря миниатюрным размерам термоэлемент можно поместить, например, в просвет тонкой иглы для инъекций и ввести в мышцу — это позволяет врачу определить важную для него локальную
      Рис. 25. Электронный медицинский термометр определяет температуру быстрее и точнее обычного.
      Пользуясь ий, можно определить температуру не только в подмышечной впадине, но даже в желудке.
      температуру больного. При помощи иглы термоэлемент можно ввести и в черепную полость, а также определить температуру спинномозговой жидкости. Миниатюрные термометры позволили установить, что в период созревания плода температура в полости матки выше обычной.
      Термометром, оснащенным миниатюрным термоэлементом, можно определить температуру поверхности кожи (рис. 25). Ртутным же термометром этого сделать нельзя. Электронные термометры дали возможность установить ряд интересных, ранее неизвестных фактов. Так, например, обнаружено, что температура кожи у женщин примерно на 1°С ниже, чем у мужчин, тогда как параметры температуры, определяемой в полости рта и в прямой кишке, и у мужчин, и у женщин в основном совпадают. Это объясняется отчасти разницей в количестве потребляемой пищи, а отчасти тем, что у женщин поверхность тела большая, а потому и потеря тепла значительнее, чем у мужчин (рис. 26).
      Еще задолго до изобретения термометра медики считали температуру кожи важным диагностическим показателем. Так, врачи Древней Греции определяли локализацию глубоко расположенной опухоли следующим образом: все тело больного смазывали тонким слоем ила и следили, в каком месте ил высохнет раньше всего. На рисунках, сохранившихся с времен Гиппократа, встречаются изображения врачей, проводящих ладонью по телу больного, — отчасти и для того, чтобы определить температуру его поверхности. О важности, которую придавали температуре тела, свидетельствует и тот факт, что в древности «прикладывание руки» считалось неотъемлемой частью врачевания. Когда знахарь какого-нибудь примитивного племени «исцеляет» больного, прикладывая к нему руку, то при этом он, вероятно, определяет температуру его тела.
      Картина, которую наблюдают во время высыхания тонкого слоя грязи или ила на теле больного, по сути дела, не что иное, как термограмма. Этот метод получил название термографии лишь в XIX зеке; название предложил сэр Джон Гершель (сын Вильяма Гершеля) — первооткрыватель инфракрасного излучения. Джон Гершель применил термин «термограмма» к картине, которую можно видеть при инфракрасном облучении покрытых слоем сажи бумажных полосок, помещенных в спирт.
      В 1929 году немецкий ученый Марианус Черны создал первый прибор, чувствительный к инфракрасному излучению. Невзирая на сложность конструкции прибор заслуживает упоминания. В своих опытах Черны использовал линзы из германия, ибо обычные стеклянные линзы не пропускают значительную часть инфракрасных лучей. При помощи германиевых линз ученый по существу получил фотографирующее устройство с двумя камерами, наполненными разреженным воздухом. Камеры разделяла тонкая перегородка из нитроцеллюлозы. В одну из камер Черны наливал горячее масло, пары которого оседали на перегородке так же, как оседает пар на внутренней поверхности оконного стекла. Оптическая система, находящаяся во второй камере, передавала на противоположную поверхность перегородки изображение предмета, излучающего инфракрасные лучи. В тех местах, куда попадало больше инфракрасных лучей, перегородка нагревалась сильнее. Соответственно слой масла на другой стороне перегородки был более тонким на участках с более высокой температурой. При освещении такой масляной пленки видимым светом образовывались многоцветные кольца, напоминающие масляное пятно на поверхности воды. По этим кольцам можно было определить, на какие участки перегородки попадало большее, а на какие меньшее количество инфракрасных лучей. Картину можно было сфотографировать и определить температуру в отдельных точках исследуемого предмета.
      С термовидением и с получением термограмм ученые были знакомы еще до второй мировой войны. Прибор ночного видения («ноктовизор») даже в темноте позволял рассмотреть раскаленные стволы артиллерийских орудий.
      Основателем современной термографии считается Дж. Д. Харди. В 1954 году ученый доказал, что кожа человека полностью поглощает попавшие на нее инфракрасные лучи и таким образом обладает способностью почти к полному инфракрасному излучению. Все без исключения термографические приборы основаны на этом принципе.
      Инфракрасное излучение, исходящее с поверхности тела, улавливается системой специальных зеркал, которая направляет его к детектору, представляющему самую существенную часть термографа. В небольшом детекторе содержится слой вещества, чувствительного к инфракрасному излучению. Таким веществом является, например, антимонит индия (сурьмянистый индий), который под действием инфракрасных лучей изменяет свою электрическую проводимость. В зависимости от интенсивности инфракрасного излучения, испускаемого телом, возникают электрические сигналы различной величины, которые воспроизводятся на экране осциллоскопа в виде изображения соответствующей яркости.
      Каким же образрм способен термограф «просмотреть» поверхность грудной клетки? Детектор «видит» одновременно лишь сравнительно небольшой участок кожи. В работе прибора использован применяемый в телевидении принцип сканирования («расчленения» картины на элементы). В соответствии с этим детектор «просматривает» подряд элементы исследуемой поверхности по горизонтальной строке, передавая полученный сигнал, а затем переходит на участок, находящийся строкой ниже (такой порядок съемки можно сравнить с построчным чтением текста). Построчную съемку обеспечивает двойная система зеркал. Шестигранное зеркало быстро вращается, и детектор «просматривает» одну горизонтальную строку с поверхности тела исследуемого больного. Одновременно вращается второе зеркало, так что полученная перед этим картина смещается в вертикальном направлении. В результате вращения двух зеркал полученное прибором изображение расчленяется примерно на 4000 элементов. Таким образом, на экране появляется термограмма, на которой более светлые участки соответствуют точкам с более высокой температурой, а более темные участки — точкам с более низкой температурой.
      Чувствительный к инфракрасному излучению элемент — небольшой кристалл сурьмянистого индия поверхностью 0,5*0,5 мм2. При помощи жидкого азота кристалл охлаждают до температуры — 196°С.
      Расшифровку термограммы нередко осложняет то обстоятельство, что участки, отображающие различную температуру, на изображении отличаются друг от друга лишь оттенками серого цвета.. Цветное телевидение открыло перед термографией новые возможности. Используя трубку цветного телевизора, можно получить на экране многоцветное изображение участков с различной температурой. Конечно, в данном случае речь идет не о природных цветах видимого спектра света, так как инфракрасное излучение не воспринимается человеком. Если каждый температурный интервал произвольно обозначить различным цветом, то расшифровка термограммы значительно облегчается. Обычно красным цветом (который считается «теплым») принято обозначать участки, соответствующие более высокой температуре, а оттенками синего цвета, считающегося холодным, — участки с более низкой температурой. Таким образом, удается получить наглядное цветное изображение, с помощью которого даже несведущий человек может сразу отличить точки с более высокой температурой от точек с более низкой температурой.
      Диагностическая ценность термограммы еще более возрастет, если на термограмме проведены изотермы, т. е. кривые, соединяющие точки с одинаковой температурой. Изотермы позволяют не только определить, какие участки более теплые, а какие — более холодные, но и точно установить температуру отдельных участков.
      Термографией впервые воспользовались для ранней диагностики рака молочной железы. В 50-х годах Рэй Лоусон и отец термографии Дж. Гершон-Коэн установили, что на пораженных раком участках молочной железы температура на 1 — 2°С выше, чем на соответствующих участках здоровой железы. В своих первых опытах исследователи пользовались не термографом, а ртутным контактным термометром, снабженным термоэлементами для определения температуры поверхности
      Изменения температуры кожи обусловлены нарушением обмена веществ или расстройствами кровообращения, вызванных, в частности, раковым разрастанием тканей, воспалительными процессами, внутренним кровотечением и т. д. Более низкая температура может служить признаком патологических изменений, особенно при заболеваниях, которые сопровождаются ухудшением кровообращения (например, при сужении или обызвествлении кровеносных сосудов и т. д.).
      Разумеется, к данным термографии следует относиться с осторожностью. Известны случаи, когда температура кожи здорового человека выше или ниже нормы, хотя никакой болезни нет. Температура молочной железы
      беременной женщины выше, чем обычно, однако это отнюдь не свидетельствует о каком-либо патологическом процессе. Не менее осторожно надо относиться и к оценке разницы в температуре между симметричными участками кожной поверхности. Существующие термографические приборы высокочувствительны: с их помощью возможно определить даже разность температур, не превышающую 0,1°С. Однако столь незначительная разность не представляет особой диагностической ценности.
      Метод термографии требует правильной установки прибора и соответствующей подготовки больного. В кабинете, где установлен термограф, не должно быть обогревательных приборов; больной перед исследованием должен находиться в помещении раздетым в течение 5 — 10 мин, чтобы устранить разницу в температуре, связанную с одеждой.
      Термография с успехом используется в акушерстве, когда нужно установить беременность и определить положение плаценты (детского места). Ею пользуются также в дерматологии для обнаружения разницы в температуре, характерной для некоторых кожных заболеваний. При помощи термографии можно проследить за заживлением обширных ран. Метод является ценным пособием в различных фармакологических исследованиях: он позволяет установить лечебный эффект медикаментозных средств, особенно средств, влияющих на кровообращение или на температуру кожи. Термография — полезный вспомогательный метод для выявления различных воспалительных процессов, например воспаления суставов; она может найти применение в ортопедии, стоматологии, офтальмологии и т. д.
      Термограф дал возможность выяснить, что температура кисти у женщин примерно на 2 — 3°С ниже, чем у мужчин. Возможно, что когда мать гладит рукой лоб больного ребенка, то этим она оказывает не только психологический, но и лечебный эффект, ибо прикосновение прохладной материнской руки приносит облегчение ребенку.
      В большинстве термографических исследований достаточно сфотографировать изображение с экрана монитора, например, фотоаппаратом системы «Поляроид», чтобы получить представление о распределении температуры в различных точках организма. Однако иногда может потребоваться проследить за изменениями температуры со временем. В таких случаях пользуются киносъемкой, а затем просматривают пленку. Некоторые термографические приборы оснащены и видеомагнитофоном, который, подобно телевизионному магнитофону для снятия телевизионной программы, фиксирует на магнитную пленку изменения термограммы. Затем с пленки в любое время можно воспроизвести изображение термограммы. С видеомагнитофона термограмму можно воспроизвести даже на экране обычного телевизора.
     
      АВТОМАТ ИЗМЕРЯЕТ КРОВЯНОЕ ДАВЛЕНИЕ
      Определение величины и изменений давления в системе артериального кровообращения имеет решающее значение в диагностике почти всех заболеваний. Кровяное давление измеряют во время общего терапевтического осмотра, при определении профессиональной пригодности, перед оперативным вмешательством, во время операции, в критический послеоперационный период. Давлением спортсмена как во время тренировки, так и после нее интересуется спортивный врач, а для врачей, работающих в области космической медицины, параметры кровяного давления наряду с другими показателями дают возможность получить ценные сведения о состоянии космонавтов.
      Принято считать, что кровяное давление у здорового человека постоянное, однако это не совсем так. Мы имеем в виду не зависимость величины кровяного давления от физической и психической нагрузки, времени суток, погоды и пр. Речь идет о том, что кровяное давление способно изменяться на определенном отрезке времени и моментально. Это объясняется циклической работой сердца, поддерживающего кровяное давление, иными словами, сердце направляет кровь в артериальную систему своими ритмическими сокращениями. В течение одного ритмического колебания кровяное давление в живом организме никогда не равняется нулю, а изменяется в пределах определенного максимума и минимума. Поскольку максимум связан с сокращением сердечной мышцы — систолой, максимальное значение колебания кровяного давления получило название систолического давления. По аналогии минимальное значение кровяного давления, связанное с расслаблением сердечной мышцы — диастолой,принято называть диастолическим. Когда врач говорит пациенту, что у него давление составляет 140/90, это означает, что систолическое давление равняется 140 мм рт. ст., а диастолическое — 90 мм рт. ст. Эти значения играют важную роль в оценке состояния сердечнососудистой системы и установлении возможных заболеваний органов этой системы.
      Если в обиходном разговоре упоминается «высокое кровяное давление», то речь идет всегда о повышенном систолическом давлении. Однако для оценки кровяного давления не менее — если не более — важное значение имеет и характеристика диастолического давления. Общеизвестное правило, согласно которому величина кровяного давления в миллиметрах ртутного столба должна складываться из возраста человека+100, относится и к систолическому давлению. Но это правило не строго закономерно и отклонение от него отнюдь не является непреложным признаком заболевания. Так, например, во время бега давление всегда повышается, — это вызвано тем, что организм нуждается в притоке крови, чтобы удовлетворить возросшую потребность в кислороде.
      Кровяное давление у человека изменяется не только со временем, но и имеет разное значение в различных участках кровообращения. Поэтому не безразлично, где измерять давление: в крупных артериях, находящихся вблизи сердца (например, в артериях шеи или плеча), или в более отдаленных от сердца (в бедренной или лучевой артерии). Вот почему наряду с показателем кровяного давления следует обязательно указывать, в какой артерии оно измерялось. Чем дальше от сердца артерия, тем ниже показатели систолического и диастолического давлений и тем меньше колебания артериального давления. Так, в капиллярах здорового человека давление постоянное, и показатели систолического и диастолического давлений одинаковы. Это обусловлено тем, что упругие стенки артерий действуют как механический амортизатор (демпфер), выравнивающий колебания давления. Если в результате обызвествления сосуды утратили свою упругость, амортизирующее действие прекращается и колебания артериального давления можно обнаружить даже в капиллярах.
      При сокращении сердечной мышцы содержащаяся в левом желудочке кровь (около 100 мл) выбрасывается в
      аорту, откуда поступает в артериальные сосуды. При этом давление повышается и распространяется по сосудам со скоростью около 10 м/с. Следовательно, чем дальше от сердца, тем позже кровяное давление достигнет максимального значения (т. е. систолического давления). Например, по отношению к максимальному давлению, определяемому в левом желудочке, в артериях конечностей систолическое давление возникнет на 0,2 с позже. В результате такого запаздывания по фазе систолическое давление не наступает одновременно во всех отделах артериальной системы.
      Совершенно очевидно, что в интересах диагностики желательно определить изменение артериального давления в данном месте в течение заданного отрезка времени. На современном этапе это возможно лишь при условии вскрытия артериальной системы и введения катетера, металлической канюли или миниатюрного преобразователя давления до того места, где необходимо измерить давление (даже в полость сердца). Такой метод прямого определения артериального давления относится к небольшим оперативным вмешательствам.
      Результаты, полученные посредством непрямых (бескровных) методов измерения давления, менее точны, ибо таким способом можно определить только два характерных параметра: систолическое и диастолическое давления. Однако, несмотря на их несовершенство, именно эти методы чаще всего применяются и получают все более широкое распространение во врачебной практике. Наряду с традиционными методами разработаны и новые; они находят применение в интенсивной терапии, авиационной медицине и т. д.
      Общей характеристикой аппаратов для непрямого определения артериального давления является то, что при этом не нужно вскрывать систему кровеносных сосудов. Наибольшую известность получили ручные аппараты для измерения давления — так называемые тонометры.
      Манжету, надуваемую при помощи резинового баллона, надевают на плечо исследуемого. В манжете создается давление, превышающее систолическое давление внутри артерии, над которой измеряется давление (давление обычно измеряют над плечевой артерией). Давление внутри манжеты измеряется с помощью небольшого ртутного манометра. Благодаря более высокому давлению внутри манжеты, артерия сжата в течение всего сердечного цикла, иными словами, за это время кровоток в ней прекращается. Открывая клапан, врач начинает медленно снижать давление внутри манжеты. В момент, когда оно сравняется с внутриартериальным давлением, просвет сжатой артерии на мгновенье раскрывается и кровь поступает по ней в направлении предплечья. После дальнейшего ослабления манжеты артерия продолжает раскрываться, следуя ритму сердца, до тех пор, пока давление внутри манжеты не станет ниже диастолического. Начиная с этого момента, просвет артерии остается раскрытым в течение всего сердечного цикла, поскольку сдавливающее действие манжеты прекращается.
      В моменты, когда давление внутри манжеты совпадает с систолическим и соответственно диастолическим давлением, манометр показывает фактическое внутри-артериальное давление. Для фиксирования этих двух моментов существуют несколько методов. Самым ранним из них считается пальпаторный метод Рива-Роччи. Суть его сводится к следующему: когда давление внутри манжеты становится ниже уровня систолического, в результате внезапно восстановившегося кровообращения в лучевой артерии появляется пульс, определяемый пальпа-торно (на ощупь). Рассматриваемый метод позволяет с достаточной точностью определить систолическое давление.
      Наибольшее распространение получил аускультативный метод измерения давления, предложенный русским физиологом С. Н. Коротковым. Механизм возникновения тонов Короткова окончательно не выяснен до сих пор. По всей вероятности, в сжатой артерии внезапно возобновившееся кровообращение создает завихрения, и их шум можно различить фонендоскопом, приложенным к плечевой артерии.
      До тех пор пока давление внутри манжеты превышает систолическое, естественно, никаких звуков не слышно, так как артерия сдавлена манжетой. Когда же давление внутри манжеты становится ниже систолического, сдавленная артерия на миг раскрывается и небольшое количество крови как бы «прорывается» под манжету. В это мгновение в локтевом сгибе можно услышать короткий щелчок. Это и есть первый тон Короткова. При дальнейшем ослаблении манжеты через участок артерии под манжетой проходят все новые порции крови соответственно к-аждому сердечному циклу, и в этот момент снова слышны тоны Короткова. Когда давление внутри манжеты понизится до уровня диастолического, сжатая до того артерия полностью раскрывается, кровь начинает циркулировать беспрепятственно и тоны Короткова исчезают. Давление внутри манжеты полностью совпадает с диастолическим именно на последнем тоне Короткова.
      Фонендоскоп следует установить точно над плечевой артерией, цбо в случае отклонения даже на несколько миллиметров интенсивность, услышанных тонов Короткова искажается и точность установленного давления менее достоверна.
      Преимущество метода состоит в том, что им можно определить и диастолическое давление. В момент, когда давление внутри манжеты становится равным диастолическому, тоны Короткова исчезают или становятся глухими. Следует отметить, что тоны, различаемые при помощи фонендоскопа, не исчезают полностью даже во время наступления диастолического давления, резко падает их интенсивность, изменяется состав частот слышимых тонов, причем преобладающими становятся более низкие тоны. В таких случаях принято говорить о внезапном приглушении тонов.
      Манжету используют также в ультразвуковом методе, позволяющем регистрировать движения стенки сосуда, обусловленные нарушением кровообращения. Последнее вызвано сдавливанием манжетой артерии, в результате чего продвижение крови по артерии в первый момент становится прерывистым и завихренным, а затем на участке, пережатом манжетой, и вовсе прекращается. Эти явления связаны с периодическим открыванием — закрыванием артерии и с движениями ее стенок. Исследователи пришли к выводу, что, регистрируя движения сосудистой стенки, можно определить показатели артериального давления.
      Суть ультразвукового метода сводится к следующему: в манжету, надетую на плечо, встроены передающее и принимающее ультразвуковые устройства. Они расположены таким образом, что передающее устройство нацелено точно на участок плечевой артерии под манжетой, а принимающее устройство находится на пути ультразвуковой волны, отраженной от стенки сосуда. Частота излучения ультразвука, отражающегося от движущейся стенки, изменяется в соответствии с законом Доплера: когда стенка сосуда приближается к источнику излучения, частота отраженных волн становится выше основной частоты излучения. Это изменение частоты улавливает электронная схема. Таким образом удается точно зафиксировать движения стенки сосуда, соответствующие систоле и диастоле (рис. 31).
      Рис. 32. Тонометр венгерского производства.
      Аппарат, включающийся нажатием пальца, печатает показатели давления на бумажной ленте.
      Ультразвуковой метод не чувствителен к акустическим помехам из окружающей среды или из организма; препятствием не является даже толстый слой жировой клетчатки. Ультразвуковой прибор для измерения кровяного давления может быть с успехом использован не только при исследовании .лиц с низким давлением, но и при исследовании недоношенных детей; ультразвуковой метод обладает весьма высокой точностью.
      К недостаткам широко распространенных ручных тонометров следует отнести то обстоятельство, что сердечные тоны приходится прослушивать фонендоскопом. Ула« вливание тонов Короткова зависит от некоторых внешних и внутренних факторов: остроты слуха врача, его физического и эмоционального состояния. Исследование затрудняют также внешние помехи, так как фонендоскоп обладает свойством резонатора. Точность измерений зависит от толщины мышечного слоя и слоя жировой клетчатки между артерией и фонендоскопом, а также от степени упругости артериальной стенки, подергивания мышц и ряда других причин. На точности измерения отрицательно сказывается и неравномерное понижение давления внутри манжеты. Кроме того, само исследование занимает довольно много времени, поэтому кровообращение в пережатой конечности в значительной степени изменяется.
      Все вместе взятое вызвало необходимость в замене ручных тонометров электронными приборами для измерения артериального давления. В электронных приборах фонендоскоп заменен микрофоном с электронным усилителем.
      Электронные тонометры, дополненные автоматической системой управления, обеспечивают высокую точность измерения и позволяют производить повторные измерения через заданные отрезки времени. Этими приборами пользуются в тех случаях, когда у больного требуется неоднократно определять давление (например, по окончании операции), во время интенсивного наблюдения, в случае применения сильнодействующих лекарственных средств и т. д. Приборы автоматического измерения давления можно оснастить рядом дополнительных устройств: в частности, можно добиться, чтобы прибор самостоятельно регистрировал полученные данные, подавал световой и звуковой сигналы тревоги в случае критического изменения давления. Имеются приборы, которые обрабатывают электрические сигналы, соответствующие полученным параметрам кровяного давления, и «выдают» их в виде цифр на бумажной ленте. Прибор приводится в действие нажатием кнопки, причем возможно даже дистанционное управление (рис. 32).
     
      ДИАГНОСТИКА НА РАССТОЯНИИ
      В последние десятилетия запуск космических кораблей стал почти повседневным явлением. Мы уже настолько привыкли к этим, вначале сенсационным событиям, что испытываем даже некоторое разочарование, когда узнаем, что на борту очередного космического корабля нет людей. Когда же в корабле находятся космонавты, мы внимательно и с тревогой следим за их не лишенным риска полетом.
      Именно поэтому в сообщениях о ходе полета нас прежде всего интересует состояние жизненно важных функций космонавтов. В сообщениях о состоянии их здоровья содержится подробная информация о давлении, частоте пульса и дыхания, температуре тела и т. д. При ознакомлении с получаемыми сведениями возникает резонный вопрос: каким образом Центр управления полетом получает точные и чрезвычайно важные данные о жизненно важных функциях организма космонавтов? На этот вопрос отвечает биотелеметрия.
      Возьмем, к примеру, температуру тела, которую обычно определяют непосредственно, пользуясь термометром. Как оказалось, ее можно измерять и на расстоянии, если в нашем распоряжении имеется электронный термометр, датчик которого прикреплен к телу исследуемого и соединен кабелем достаточной длины с измерительным прибором. Это уже дистанционное измерение, или телеметрия, ибо исследуемого и измерительный прибор разделяет определенное расстояние. Поскольку в нашем случае речь идет об измерении биологических параметров, этот метод принято называть биотелеметрическим. Под телеметрией подразумевается также измерение на расстоянии без кабеля. Измерение на расстоянии посредством радиоволн называется радиотелеметрией.
      В медицине первые измерения на расстоянии произвел Эйнтховен в 1906 году. С именем этого ученого связано научное становление электрокардиографии. В начале века в силу ограниченных технических возможностей электрокардиограф представлял собой довольно громоздкий прибор весом 150 — 200 кг. Однажды потребовалось произвести электрокардиографическое исследование в больнице, удаленной от лаборатории на 1,5 км. Разумеется везти в больницу столь громоздкое устройство было немыслимо, вместе с тем состояние больного не позволяло .трогать его с места. Тогда у Эйнтховена возникла оригинальная идея подключить электрокардиограф к больному при помощи-длинного кабеля. Этот случай можно считать первым биотелеметрическим ЭКГ-иссле-дованием; качество полученной электрокардиограммы было безупречным.
      Из многочисленных опытов заслуживает упоминания эксперимент, проведенный Гриффином в 1940 году. Ученый сконструировал миниатюрный радиопередатчик весом 250 г, при помощи которого собирался проследить за перелетом чаек. Опыт не удался, так как прибор оказался слишком тяжелым для птицы, тем не менее Гриффина по праву следует считать первым исследователем, который проводил опыты с использованием портативного радиопередатчика.
      В 1947 году Холтер сообщил об успешном завершении эксперимента, во время которого ему удалось снять посредством телеметрии электроэнцефалограмму у человека, ехавшего на велосипеде. Исследуемый объезжал на велосипеде стол в лаборатории, неся на спине электроэнцефалограф весом 40 кг!
      Благодаря техническому прогрессу и не в последнюю очередь опыту, приобретенному в военные годы в связи с использованием радиоволн в противовоздушной обороне, были разработаны телеметрические приборы небольших размеров.
      В 50-е годы главным образом благодаря освоению транзисторной техники удалось создать малогабаритные медицинские приборы, что послужило основой для проведения повседневных телеметрических исследований. Рассмотрим, как действует один из телеметрических приборов.
      В данном случае потенциал действия сердца улавливается электродами, прикрепленными к различным точкам грудной клетки (это делается для того, чтобы провода электродов не мешали движениям больного). Поскольку обычно речь идет о довольно продолжительном исследовании, электроды крепятся к коже липким пластырем или специальным клеем. Усилитель электрокардиографа воспринимает биотоки сердца. Усиленные сигналы поступают в модулятор передатчика, а модулированные ими высокочастотные магнитные колебания посылаются антенной в пространство. Антенна приемного устройства улавливает радиоволны, которые демодулятором приемного устройства преобразуются в первоначальные ЭКГ-сигналы (рис. 35). Таким образом получают обычную электрокардиограмму. Максимальное расстояние между передающим и принимающим устройствами зависит от мощности передатчика и чувствительности приемника. Радиус действия обычных телеметрических устройств от нескольких десятков метров до нескольких километров.
      Как не трудно убедиться, телеметрические устройства значительно сложнее обычных измерительных приборов. Уместно спросить: почему же в таком случае они получают все более широкое распространение? Это объясняется рядом причин, и прежде всего их небольшими размерами и транспортабельностью. Благодаря достижениям современной техникц создание портативных медицинских аппаратов и приборов сейчас не представляет особых проблем. Иными словами, телеметрия в наши дни нужна не потому, что без нее нельзя осуществить непосредственную связь между больным и медицинской аппаратурой. Основным достоинством этого метода является возможность получения достоверных, объективных результатов. Каждому известно из собственного опыта, что дажепростейшее медицинское исследование не проходит бесследно для больного, и вполне вероятно, что его волнение скажется на результатах измерения. У некоторых лиц, испытывающих волнение во время врачебного осмотра, нередко повышается давление, хотя органических причин для этого нет. Искажения результатов, вызванных психологическими факторами, можно избежать, если производить исследование не в присутствии врача, а при помощи телеметрического прибора. Передающее устройство прикрепляют к больному, который находится
      в палате или, например, прогуливается по больничному саду, а врач при помощи принимающего устройства следит за интересующими его жизненными функциями больного.
      В некоторых случаях патологические изменения не удается установить традиционными методами исследования. Так, случается, что электрокардиограмма, снятая у лежачего больного в состоянии покоя, не показывает отклонений, хотя больной жалуется на сердце. Причина чаще всего заключается в том, что боли появляются лишь при физической нагрузке. Обычный электрокардиограф не позволяет снять электрокардиограмму у движущегося больного, не говоря уже о том, что больной как бы «привязан» к прибору и из-за этого не может двигаться.
      Биотелеметрические приборы важны в тех случаях, когда непосредственный врачебный осмотр не представляется возможным, например во время космического полета. Сказанное справедливо и для спортивной медицины (рис. 37): в задачу врача входит определить переносимость нагрузок спортсменом во время тренировок. Без телеметрического прибора это возможно лишь при условии, что спортсмен на время прервет тренировку, а врач зафиксирует данные исследования. Однако такой способ не позволит определить, что, например, произошло со спортсменом, который вынужден был прервать бег на длинную дистанцию, ибо к моменту прибытия врача физиологические параметры бегуна уже изменились.
      Гораздо более достоверные данные можно получить, если к бегуну прикреплен миниатюрный телеметрический датчик. При этом врач, находящийся у края беговой дорожки, при помощи принимающего устройства в состоянии следить за сердечной деятельностью спортсмена (частотой пульса, данными ЭКГи т. д.). Телеметрический метод исследования позволяет спортивному врачу проследить за состоянием спортсмена на тренировках и в нужное время подвести его к наилучшей спортивной форме. Многими выдающимися достижениями последних лет спортсмены, несомненно, обязаны тому, что во время тренировок они пользовались телеметрическими устройствами.
      Не менее важную роль играет биотелеметрия и в медицинской реабилитации. Для определения профессиональной пригодности лиц, перенесших тяжелые заболевания, проводится обследование с применением искусственно созданных физических нагрузок. Так, пациенту предлагают пройтись по ступенькам вверх-вниз. Врач в это время наблюдает, как он переносит нагрузку. Случается, что человек, после подобных исследований признанный здоровым/вернувшись на работу, вскоре снова ощущает признаки болезйи. Это, в частности, объясняется тем, что больной приступил к работе раньше срока или выполнял непосильную для себя работу. Благодаря биотелеметрии человека, перенесшего заболевание, можно обследовать во время работы — миниатюрный датчик весом не более 400 — 500 г не стесняет его движений. Такой способ дает возможность установить, не оказывает ли на человека вредное действие физическая или психическая нагрузка, связанная с его прежней деятельностью. Биотелеметрические приборы позволяют также получить достоверные данные при определении профессиональной пригодности.
      Однако использование биотелеметрической аппаратуры сопряжено с рядом технических трудностей. Известно, что в ходе традиционных исследований больной обычно должен оставаться неподвижным — любое движение может исказить результаты. С аналогичной проблемой врач сталкивается и при телеметрических исследованиях. Так, в процессе телеметрической электрокардиографии в результате мышечных движений возникают мышечные потенциалы действия, которые в большинстве случаев технически неустранимы. Эту трудность можно во многом преодолеть, если прикреплять электроды к тем участкам грудной клетки, где относительно мало мышц, например над грудиной. Вместе с тем отклонение от традиционного крепления электродов приводит к тому, что получаемая электрокардиограмма отличается от обычной. Вот почему врач, прибегающий к помощи биотелеметрии, должен уметь правильно расшифровывать необычную электрокардиограмму.
      Преимущество крепления электродов на участках, где мышц мало, состоит и в том, что электроды здесь удерживаются прочнее.
      Немалую проблему представляет питание датчика телеметрического прибора. В качестве энергии обычно используют аккумуляторы, которые можно перезаряжать. Размеры аккумуляторов в значительной степени зависят от срока, в течение которого они должны непрерывно действовать. Иными словами, уменьшение размеров неизбежно сопряжено и с сокращением срока действия аккумуляторов. Оба эти параметра зависят от характера задачи. Для непрерывной работы в течение часа-двух обычно используется датчик размером с небольшую папиросную коробку весом 100 — 500 г.
      Широкому внедрению биотелеметрического метода препятствует относительно высокая стоимость приборов. Кроме того, данные, полученные телеметрическим путем во время движения исследуемого, не всегда поддаются обычным методам расшифровки. Однако эти недостатки устранимы и можно смело утверждать, что с введением телеметрического метода в медицинскую практику открылись новые возможности ранней и точной диагностики заболеваний.
     
      ЭЛЕКТРОНИКА И ИСКУССТВЕННЫЕ ОРГАНЫ
      Из истории медицины известно, что для замены дефектных или отсутствующих органов и тканей уже давно используются протезы — искусственная кисть, нога, протезы для восполнения дефектов костной ткани и т. д. Первые протезы имели в первую очередь косметическое назначение и предназначены были скрыть физический недостаток. В ряде случаев такая маскировка имела жизненно важное значение: некоторые примитивные племена, например, изгоняли из своей среды и даже убивали сородичей, имеющих физический недостаток. Поэтому люди старались скрыть тот или иной дефект независимо от того, были они врожденным дефектом развития или следствием несчастного случая или перенесенного заболевания.
      Изготовление искусственных конечностей началось довольно давно, однако своим совершенствованием они обязаны бурному техническому прогрессу XX века (рис. 39).
      Искусственные органы-протезы и технические средства, облегчающие участь инвалидов, можно разделить на три группы. К первой относятся протезы, соответствующие по форме утраченным органам (например, прикрепляющиеся к культе протезы кисти или нижней конечности — их форма и механические движения почти тождественны естественному органу). Однако иногда очень сложно или невозможно изготовить искусственный орган, который полностью соответствовал бы утраченному. В таких случаях приходится довольствоваться хотя бы частичным восполнением функции утраченного или нефункционирующего органа. К этой, второй, группе средств относится, например, инвалидная коляска, позволяющая больному человеку передвигаться. В случае неполной утраты движений могут быть использованы дополнительные вспомогательные средства (например, в случае частичного паралича, когда орган способен выполнять свои функции, но нервная проводимость утрачена или ослаблена в результате заболевания или травмы).
      Независимо от вида искусственного органа протезирование имеет большое социальное значение, так как помогает инвалиду возвратиться к полезному труду и не чувствовать себя изолированным от общества (рис. 41).
      Если какой-нибудь человеческий орган (ухо, сердце и т. д.) теряет свою функциональную способность или же полностью утрачен (в случае ампутации конечности), его функцию необходимо восстановить или восполнить. В качестве простейшего примера приведем слуховой аппарат. С понижением слуха ухо становится малочувствительным к внешним звукам; человек слышит лишь громкие звуки. Для усиления звуков применяется миниатюрный электронный усилитель. В данном случае речь идет о вспомогательном средстве, восполняющем частично утраченную функцию одного из органов чувств. Следует, однако, отметить, что упомянутый метод эффективен только в случае частичной потери слуха: для возмещения слуха при его полной потере (глухоте) пока не существует никаких технических возможностей.
      Серьезные успехи достигнуты в протезировании утраченных конечностей. Протезы в большинстве случаев являются не только пассивными средствами; ими можно осуществлять и определенные движения за счет энергии сжатого воздуха или электрической энергии. В настоящее время используются в основном протезы, получающие питание от электрических батареек или аккумуляторов. Пальцы искусственной кисти подвижные, ими можно брать и отпускать различные предметы. Человек с таким протезом в состоянии самостоятельно побриться, принимать пищу, набрать номер телефона и т. д. (рис. 43).
      Протезы простой конструкции приводятся в действие путем заученных движений. Довольно широкое распространение имеет протез кисти, в котором сжатие и разжимание пальцев осуществляется движением плечевого сустава. Более совершенные протезы работают с помощью потенциала действия мышц. Потенциал, возникающий в мышцах культи, позволяет сжимать и разжимать пальцы, поворачивать кисть в различных направлениях и т. д. В последние годы удалось создать протезы кисти, с помощью которых человек может выполнять точные, тонкие операции (например, поднять яйцо, не уронив его, поднять за спинку стул двумя сжатыми пальцами протеза и т. д.). Сила сжатия искусственных пальцев изменяется автоматически по мере надобности.
      Для замещения больного сердца наиболее перспективным представляется искусственное сердце. В настоящее время сконструированы многочисленные модели (эндопротез), размеры и функция которых не отличаются от живого сердца. Наиболее сложную проблему представляет питание искусственного сердца энергией. Экспериментальные испытания изображенного на ри-унке сердца предполагается произвести в середине 80-х годов.
      зовать потенциал действия мышц культи. Таким образом конструкторы рассчитывают создать протез, позволяющий его владельцу передвигаться не прихрамывая.
      Исследования, связанные с искусственным зрением, находятся пока лишь в начальной фазе. О важности такого рода опытов говорить не приходится, достаточно вспомнить, что 90 — 95% накопленных знаний человек получает благодаря зрению.
      Как отмечают экспериментаторы, слепой в состоянии «видеть» вспышки света, появляющиеся при раздражении зрительного центра электричеством. Если вживить достаточное количество электродов и подавать на них сигналы в определенной комбинации, то человек, лишенный зрения, в момент вспышки «увидит» картину, складывающуюся из множества элементов. Соответствующим кодированием удалось добиться того, что в результате определенных комбинаций раздражения слепой смог различать отдельные геометрические фигуры. Если к вживленным электродам направить выходной сигнал телевизионной камеры, прикрепленной ко лбу испытываемого, то он сможет воспринять растровую картину, схожую с картиной, «увиденной» телевизионной камерой. Разумеется, прежде чем разрешить эту проблему, предстоит преодолеть немало трудностей. В первую очередь необходимо увеличить число вживляемых электродов — это позволит с максимально возможной точностью передать зрительному центру картину, «увиденную» телевизионной камерой. Серьезную проблему представляет также управление электродами, вживленными в ткань головного мозга. Сейчас проводятся эксперименты с внедрением под свод черепа миниатюрных приемных устройств, которые управляются сигналами высокочастотного датчика, находящегося вне черепа. Вживление электродов представляет собой довольно сложное хирургическое вмешательство; в среднем приходится вживлять 100 — 300 электродов. Проведены первые опыты на людях, результаты весьма обнадеживающие.
      Приспособляемость живого организма подтверждает, что в случаях, когда отдельные его органы функционируют плохо или вовсе не функционируют, организм автоматически «заботится» о восполнении. Эта способность в такой же мере характерна и для инвалидов. Общеизвестна, например, чувствительность слуха и осязания у слепых людей. По существу, стремясь восполнить пониженную или утраченную функцию того или иного органа, медицинская техника лишь имитирует эту приспосабли-ваемость организма.
      Заслуживает внимания система, предназначенная для лиц, которые не в состоянии печатать на обычной пишущей машинке. Для таких лиц сконструирована пишущая машинка несколько больших размеров с электронными клавишами, приводимыми в действие незначительным
      Рис. 45. Электронная система, необходимая для искусственного зрения, встроена в черепную кость подопытной обезьяны. Импульсы раздражения, вырабатываемые датчиком в виде пробки, улавливаются приемным устройством, которое встроено в свод черепа, и направляются к электродам, вживленным в зоне зрительного центра.
      количеством энергии. При нажатии на клавишу начинает работать соединенная с ней электрическая пишущая машинка, воспроизводящая соответствующие знаки. Клавиши, а тем самым и пишущую машинку можно приводить в действие пальцами ног (рис. 46), культей руки и даже карандашом, зажатым в зубах. Подобную же цель преследует машинка, приводимая в действие воздухом, вдыхаемым или выдыхаемым через трубку.
      Подобные пишущие машинки не только орудия труда, но единственное средство общения с окружающим миром для лиц, лишенных дара речи, или инвалидов, не имеющих возможности писать рукой.
      Как уже отмечалось, инвалидные коляски предназначены для восполнения частично или полностью утраченной функции конечностей. Благодаря коляске инвалид может передвигаться, т. ё. функция нижних конечностей восполняется техническими средствами, а управление коляской возлагается на другой орган, например на руки. Самые простые коляски приводятся в действие вручную, но имеются конструкции с электромотором или бензиновым двигателехм; инвалиду остается только править. Создана коляска, которую можно приводить в движение, изменять направление и останавливать глазами.
      В результате некоторых перенесенных заболеваний человек может быть частично парализован; сохранившейся активности органа недостаточно для нормальной работы. Так, например, после повреждения позвоночника функция рук сохраняется не полностью. Для таких больных сконструирован аппарат, улучшающий работу кисти и пальцев. На пальцы парализованной руки надеваются подвижные- кольца, с помощью которых человек получает возможность двигать пальцами. Подвижность колец обеспечивает небольшой электромотор, питающийся от электробатареи, а движения пальцами управляются потенциалом действия, возникающим во время работы мышц предплечья. Благодаря аппарату больной в состоянии принимать пищу, набирать телефонный номер, а в отдельных случаях даже писать.
      Проводятся эксперименты по использованию электрического возбуждения мышц для улучшения сохранившейся мышечной деятельности. При некоторых формах паралича мышцы нижних конечностей совершенно здоровые и больной не в состоя-нии двигать ногами лишь пото-
      В случае полного паралича верхних конечностей больной не в состоянии произвести даже простейших движений. Для таких больных создан специальный аппарат: больной дует через трубку, находящуюся возле рта. Посредством такого манипулятора можно даже передвигать шахматные фигуры. Первая струя воздуха направляет его к фигуре, которую предстоит передвинуть, вторая приводит в движение механические пальцы, которые берут и поднимают фигуру. После следующего .сигнала манипулятор переставляет фигуры на нужное место.
      Рис. 49. Мальчик с врожденным уродством (недоразвитием рук).
      Для него сконструировали машину с электромотором. Ребенок приводит ее в движение культей правой руки, а управляет при помощи руля в виде трости. После однократной зарядки в аккумуляторах содержится количество энергии, достаточное для продвижения на расстояние 15 — 20 км. Подобные машины индивидуальной конструкции созданы для детей, ставших жертвами противозачаточного- препарата «Контерган».
      Рис. 50. Для слепых создан электронный термометр; результаты измерения температуры передаются азбукой Брейля.
      му, что прекратилась нервная связь между мышцами и двигательным центром. В подобных случаях в принципе возможно вызывать сокращение мышц электрическими импульсами, посылаемыми соответствующим прибором, невзирая на отсутствие нервной связи. Важно, чтобы электростимулятор посылал импульсы к мышцам в нужный момент. В качестве ведущего сигнала может быть использован потенциал действия здоровых мышц.
      Стремясь максимально облегчить участь инвалидов, им стараются создать наиболее благоприятные условия труда. Для этого прибегают к помощи различных устройств. В качестве примера сошлемся на модифицированный коммутатор, в котором световой сигнал заменен звуковым, благодаря чему с работой телефониста может успешно справиться и слепой человек.
      Для слепых созданы также электронные измерительные приборы, передающие результаты измерений не визуально, а азбукой Брейля. Человек, лишенный зрения, ощупью «читает» результаты измерений. Ведутся работы
      по созданию специальной приставки к счетной машине, снабженной знаками азбуки Брейля (рис. 50).
      Из приведенных примеров видно, что благодаря техническому прогрессу появилась возможность создавать все более совершенные протезы, которые не только освобождают инвалидов от чувства неполноценности, но и помогают им выполнять определенную работу. Сознание, что и они участвуют в созидательном труде и могут быть полезны обществу, намного облегчает участь обездоленных людей. Однако, к сожалению, искусственные органы и усовершенствованные протезы не получили пока должного распространения, причем скорее по экономическим, нежели техническим соображениям.
     
      БОЛЬНИЦА ЗАВТРАШНЕГО ДНЯ
      Археологические находки — подчас поразительные — свидетельствуют о том, что искусство врачевания очень древнее, уходящее в глубь веков. По черепам, относящимся к эпохе неолита, можно судить о том, что уже в ту пору человеку была знакома трепанация черепа. В древней Индии проводились пластические хирургические операции (за прелюбодеяние провинившихся наказывали отсечением но?а, и люди посредством пластических операций пытались избавиться от страшной метки).
      В своем стремлении избавиться от боли, особенно душевных расстройств, первобытные народы рассчитывали на помощь сверхъестественных сил. Не удивительно, что врачебная мысль и искусство исцеления очень часто переплетались с религиозно-мистическими элементами и представлениями. В античной мифологии и религиозных культах были особые божества — они по преданиям исцеляли болящих и к ним люди обращались за помощью. Первые лечебные учреждения, «госпитали», размещались в храмах или вплотную примыкающих к ним пристройках.
      Лекари, врачевавшие больных, свою деятельность подчиняли прежде всего религиозному ритуалу, но несмотря на это, они накопили богатые знания о признаках и характере различных болезней, целебных травах и т. д. Более того, некоторые выдающиеся древние врачи (например, Имхотеп, который был не только врачом, но и главным жрецом, архитектором и астрологом при дворе фараона Джосера) уделяли немало времени размещениям больниц и соблюдениям в них гигиенических правил.
      Развитие христианства, проповедующего сострадание к ближним, утвердило благотворительность как одну из форм помощи страждущим. Вместе с тем, согласно догматам христианской церкви, жизнь на земле — лишь переходный этап к блаженству в потустороннем мире и страдания в земной жизни предназначены для того, чтобы «очистить», подготовить людей к переходу в этот мир. Поэтому в са-мых ранних больницах основное внимание уделялось не столько облегчению физических страданий больных, сколько молитвам и проповедованию аскетического образа жизни. Так же обстояло дело и в больницах начала нашей эры. По современным понятиям это были скорее не лечебные учреждения, а богадельни (рис. 51).
      Рост числа больных, находящихся на излечении в больницах, многочисленные инфекционные болезни и опустошительные эпидемии побудили врачей заняться исследованиями и определить причину катастрофического распространения этих болезней. В середине XIX века появилась теория о миазмах. Как утверждали ее сторонники, органические отходы выделяют газообразные вещества —
      миазмы; загрязненный ими воздух и является источником заражения людей.
      Хотя эта теория и была опровергнута несколько десятилетий спустя, она все же способствовала проведению целого ряда гигиенических мероприятий в больницах. Одним из видимых результатов было создание больниц павильонного типа: заразных больных изолировали друг от друга и от незаразных больных; стали уделять гораздо больше внимания чистоте и проветриванию палат и т. д.
      Прогресс науки во второй половине XIX века отразился и на медицине, которая до тех пор развивалась в основном эмпирически. Новейшие открытия, в частности введение наркоза в хирургии, антисептика и асептика, а позднее применение рентгеновских лучей в лечебно-диагностических целях, нарушили традиционные больничные устои. Появились частные лечебные заведения. Поэтому организаторы здравоохранения вынуждены были пересмотреть планировку больниц. Павильонная система утратила свой смысл после того, как ученым удалось проникнуть в суть инфекционных болезней. С начала нынешнего века стали строить однокорпусные больницы и крупные лечебницы, состоящие из нескольких корпусов. Такая технология строительства оказалась намного экономичнее павильонной системы; расходы по содержанию и отоплению больничных зданий уменьшились почти вдвое.
      Наряду с улучшением медицинской помощи возросли расходы на содержание больниц, которые постепенно утрачивали свой первоначальный благотворительный характер; все большее распространение стало получать лечение за плату. В ряде стран больницы превратились в коммерческие учреждения. Врачи, занимающиеся частной практикой, будучи не в состоянии приобрести дорогостоящее оборудование, стали направлять в больницы даже тех пациентов, которых с успехом можно было бы лечить амбулаторно. Все это способствовало увеличению частных клиник и санаториев.
      Изменение структуры медицинского обслуживания и все возрастающая «технизация» врачебной деятельности выдвинули совершенно новые требования и к деятельности больниц. Кроме того, нельзя не считаться и с экономической стороной больничного дела. По аналогии с экономикой промышленных предприятий, анализу которой уделяют большое внимание, встал вопрос об экономике
      Рис. 52. Устройство на центральном пункте наблюдения в отделении интенсивной терапии позволяет следить за жизненно важными функциями больных.
      В случае любого угрожающего изменения показателей включаются звуковой и световой сигналы. Устройство находится в отдельном помещении, через окно которого дежурная сестра наблюдает за состоянием больных.
      больниц. В этой связи высказываются опасения, как бы больницы не превратились в своего рода «фабрики здоровья». Кое-кто склонен утверждать, что объективный экономический подход к делу не совместим с гуманными целями медицины. В условиях социалистического общества все эти опасения отпадают. Оснащение больниц современной техникой отнюдь не представляет угрозы для врачебцой деятельности, которая и впредь остается первоочередной задачей больницы.
      В экономическом анализе и планировании работы
      Рис. 53. Приборы, находящиеся у постели тяжелобольного, дают возможность непрерывно следить за его состоянием и за изменениями наиболее характерных параметров.
      Медицинская сестра или лечащий врач во время осмотра могут быстро ознакомиться с интересующими их данными.
      больниц существенную помощь оказывает внедрение электронных вычислительных машин.
      В последние десятилетия мы стали свидетелями существенного пересмотра отношения к стационарному лечению. На смену специализированному лечению пришла классификация больных в зависимости от состояния их здоровья. По мнению специалистов, в случае острого, угрожающего заболевания врач прежде всего должен не доискиваться до первопричины болезни, а стараться поддержать и нормализовать основные жизненные функции больного (кровообращение, дыхание, водно-солевой обмен). К лечению же основного заболевания можно приступить лишь после того, как устранена угроза для жизни и больной выведен из критического состояния.
      Подобный подход к лечению сопряжен с изменением традиционной структуры больниц, соответствующим обучением персонала, улучшением в количественном и качественном отношениях технической оснащенности лечебниц (рис. 52 — 54), а также пересмотром планов их строительства сообразно новым требованиям. Для иллюстрации приведем лишь один простейший пример: тяжелого больного, поступившего в больницу без сознания и нуждающегося в интенсивной терапии, необходимо уложить в постель, к которой можно было бы подойти с любой стороны и вокруг которой можно разместить громоздкую аппаратуру. Таким образом, площадь под одну койку должна значительно превышать площадь, выделенную для коек в остальных отделениях. Кроме того, отделение интенсивной терапии необходимо оснастить специальным оборудованием. Это прежде всего относится к устройству кондиционирования воздуха, которое регулирует не только температуру и относительную влажность воздуха в палатах, но и концентрацию ионов; в задачу кондиционера входит также подача воздуха, в котором содержатся бактерицидные вещества. Такое устройство будет действовать безотказно только при соблюдении всех технических требований (наличие камеры шлюзования, палаты без открывающихся окон и т. д.).
      Иногда состояние больного не столь тяжелое, чтобы класть его в отделение интенсивной терапии, но он все же нуждается в усиленном наблюдении и уходе. Для таких больных существует отделение субинтенсивной терапии. Эта форма ухода весьма схожа с традиционным больничным лечением, однако все же предъявляет некоторые специальные требования. Больные, находящиеся в палатах субинтенсивной терапии, как правило, в состоянии ходить (имеются в виду выздоравливающие и предоперационные больные и т. д.). Соответственно уход за ними легче и обслуживающего персонала требуется меньше, чем в отделениях интенсивной терапии.
      Третью группу составляют больные, поступившие для обследования, так называемые «хроники», состояние которых не внушает опасений. Согласно современной концепции о классификации больных, их следует помещать не в стационар, а в корпус гостиничного типа, примыкающий к основному больничному зданию. Больные амбулаторно лечатся в стационаре, а после соответствующих обследований, возвращаются в свой корпус. Хотя это здание и входит в больничный комплекс, связь между ними весьма непрочная, так как в «гостинице» больные находятся на полном самообслуживании.
      Характер стационарной лечебной помощи в значительной степени определяется уровнем механизации. Если раньше, для того чтобы поставить диагноз, врач довольствовался стетоскопом, градусником, тонометром и в редких случаях каким-либо другим прибором, то в современной диагыостическо-лечебной помощи существенная роль отводится инструментальному исследованию и различным приборам и аппаратуре (рис. 56, 57).
      Прежде чем высказать свое мнение о причине заболевания и рекомендуемом методе лечения, врач воспользуется для диагностики целым рядом приборов, главным образом электронных. Эффективность проводимой терапии также проверяется техникой. Хотя всеми подчеркивается, что неотъемлемую часть лечебного процесса представляет связь «врач — больной», на самом деле больной в ходе обследования сталкивается со все большим количеством приборов и аппаратов, автоматически определяющих состояние жизненно важных функций организма, и встречается с врачами обычно лишь в конце обследования.
      Рис. 56. Реанимационная тележка, которую подвозят к больного, находящегося в критическом состоянии. На тележке имеется все необходимое для реанимации.
      Вопросы, которые врачи задают больному, часто существенно отличаются от традиционных вопросов, которые больной привык слышать. Это вызвано тем, что современные медики располагают объективными, достоверными данными, которые получены при помощи приборов, исключающих любую субъективную ошибку (рис. 59, 60).
      Разумеется, столь схематически обрисованную нами систему диагностики можно усовершенствовать и полностью возложить на электронные вычислительные машины. И это уже вопрос не завтрашнего, а сегодняшнего дня. Так, в Венгрии в ряде больниц (в частности, в больнице г. Сексард) информационная система полностью автоматизирована.
      Благодаря ЭВМ учет лекарств, средств и материалов, подлежащих стерилизации, прививочных материалов, белья и т. д. можно считать разрешенным. Электронные вычислительные машины получили широкое распространение и в научно-исследовательской работе. ЭВМ, находящиеся на службе медицинских библиотек, хранят в своей памяти миллионы сведений; машина в считанные минуты обрабатывает нужные документы и следит за информацией по интересующей данную больницу тематике и т. д.
      Электронные вычислительные машины находят все большее применение и непосредственно в практической деятельности врача. В ряде стран (в том числе в Венгрии) они следят за состоянием больного на операционном столе или в отделении интенсивной терапии, подавая сигналы тревоги в случае критической ситуации. Известны больницы, в которых все службы оснащены современной вычислительной техникой. С момента поступления больного в отделение ЭВМ накапливает в своей памяти все самые существенные сведения о нем и его болезни. Машина руководит и организационно-лечебной деятельностью больницы. Так, палатный врач во время утреннего обхода назначает больного на анализ крови для лабораторного исследования. Сопровождающая его сестра вносит назначение в запоминающее устройство ЭВМ. Иногда обход еще не закончен, а ЭВМ уже сигнализирует о том, что лаборатория готова произвести назначенное врачом исследование.
      Наиболее сложную и квалифицированную работу выполняют ЭВМ, предназначенные для постановки диагноза: на основании заложенных данных они «выдают» наиболее вероятный диагноз и предлагают провести дополнительные исследования, чтобы подтвердить заключение. Однако ни одна машина не может знать больше того, что в нее заложено, а программировать ЭВМ должен врач. Конечно, если в «память» ЭВМ заложить опыт многих специалистов, то и уровень диагностики и рекомендации лечения соответственно повысятся. Нередко ЭВМ обвиняют в отсутствии интуиции. Упрек справедливый, зато ЭВМ работает очень быстро и в состоянии в считанные секунды предложить все возможные варианты.
      Все сказанное позволяет получить представление о направлении, определяющем планирование новых и реконструкцию действующих больниц. Разумеется, сейчас о больнице, в которой нашли бы воплощение все самые передовые достижения науки и техники, можно только мечтать. И здесь приходится считаться в первую очередь с экономическими соображениями. Перестройка всей сети здравоохранения сопряжена с огромными капиталовложениями, и осуществить ее сразу не представляется возможным.
      Недавно в Швейцарии состоялась конференция по вопросам применения электроники в медицине. Участники конференции, представители ряда стран (ФРГ, Голландии, Швеции, США), по существу единогласно высказались за внедрение вычислительной техники-в больницы; расхождения возникли лишь по поводу методов ее внедрения, что, несомненно, объясняется неравными экономическими возможностями отдельных стран. В ходе конференции выяснился также различный подход к одному и тому же мероприятию, что обусловлено беспощадной конкуренцией между западными фирмами, проявляющейся и в области здравоохранения.
      Иное положение в социалистических странах, где политические, общественные и экономические интересы находятся в полном согласии, а потому медицина и здравоохранение получают возможность развиваться в соответствии с темпами, продиктованными научно-технической революцией.
      Как мы могли убедиться, больница, оснащенная новейшей системой информации, значительно отличается от привычнбй всем больницы. В больнице завтрашнего дня больной при поступлении сообщает свой кодовый но-
      мер, записанный в паспорте, после чего получает опросный лист, куда он должен вписать конкретные жалобы. Лист закладывается в ЭВМ, которая отыскивает более ранние сведения о состоянии здоровья данного больного. Лишь после этого больной встречается с врачом, который назначает необходимые анализы. Вторичная встреча происходит после получения результатов исследования; к этому времени врач располагает свежими и прежними сведениями о больном, хранящимися в памяти ЭВМ, и в его задачу входит согласиться с диагнозом, который поставила машина, или оспаривать его.
      . Диагностическая клиника представляет собой одну из разновидностей больниц, полностью оснащенных электронной вычислительной техникой. Именно ей отводится ведущая роль в профилактике болезней. Врачи давно мечтают о том, чтобы не только лечить, но и предупреждать заболевание. За прошедшие столетия медицина добилась немалых успехов в этом направлении, но еще многое предстоит сделать. На смену традиционным профилактическим осмотрам (на выявление туберкулеза, рака и т. д.) придет так называемое многофазное профилактическое исследование, вернее, серия исследований, помогающих выяснить, нет ли у человека предрасположенности к какому-нибудь заболеванию, не нуждается ли он в изменении образа жизни, условий труда или перемене места жительства, чтобы таким образом предупредить заболевание. Больницы, в которых проводятся многофазные исследования, занимаются только диагностикой, в них нет лечебных отделений.
      Можно было бы назвать еще ряд примет, характерных для строящихся современных больниц. Приведем лишь для примера один фантастический проект, автор которого представляет себе больницу будущего так. Больные находятся в закрытых пластмассовых кабинах с кондиционированным воздухом. Конвейерная лента доставляет кабины в нужные кабинеты, где больных осматривают врачи, затем в столовую, в пункт раздачи лекарств или в холл, где больные могут видеться с посетителями (естественно, не покидая при этом кабины). Таким способом автор проекта рассчитывает оградить больных от инфекций, а медицинский персонал избавить от излишней суеты. Скорее всего, этот проект не найдет практического воплощения. Однако он заслуживает известного внимания,
      так как выходит за узкие рамки традиционных представлений о больнице.
      Приведенный весьма схематический обзор позволяет убедиться в том, что история больниц неотъемлема от истории медицины и врачебной помощи. Любое лечебное учреждение издавна соответствовало уровню развития медицины применительно к конкретному периоду. На прогрессе больничного дела в значительной мере сказались новые веяния и требования, связанные с развитием общества в целом. Достигнуты немалые успехи, однако лишь социалистическое общество смогло поставить медицину полностью на благо человека.
     
      Пользуясь случаем, выражаю благодарность всем, кто своей помощью и советом помог в издании этой книги. Особенно признателен фирмам «Медикор Мювек», «Сименс», «AGA», «Ильмастиой», «Кембридж», «Пальм-шернас Меканиска Веркстад» и «Рош» за любезно предоставленный мне иллюстративный материал.

|||||||||||||||||||||||||||||||||
Распознавание текста книги с изображений (OCR) — творческая студия БК-МТГК.