автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.02, диссертация на тему:Повреждения воздушной ударной волной и разработка специальных средств защиты и безопасности

МЧС России

Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины

На правах рукописи

РГб од

тюрин з п пит ~

Михаил Васильевич

ПОВРЕЖДЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ УДАРНОЙ ВОЛНОЙ И РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ И БЕЗОПАСНОСТИ

05.26.02 - безопасность, защита, спасение и жизнеобеспечение населения в чрезвычайных ситуациях

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

г. Санкт-Петербург 2000 г.

Работа выполнена во Всероссийском центре

экстренной и радиационной медицины МЧС России и Научно-производственном объединении Специальных материалов

Научные консультанты: Заслуженный деятель науки РФ

доктор медицинских наук профессор Попов В.Л.

Доктор медицинских наук доцент Шантырь И.И.

Официальные оппоненты: Главный судебно-медицинский эксперт России

доктор медицинских наук профессор Томилин В.В.

Лауреат Государственной премии, Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук профессор Медведев Л.Г.

Доктор медицинских наук профессор Зубарев П.Н.

Ведущее учреждение: Санкт-Петербургский государственный

медицинский университет им. академика И.П. Павлова

сентября 2000 г. \1П

Защита диссертации состоится "__" сентября 2000 г. в ' час. на заседании

диссертационного совета Д-192.01.01 по защите докторских диссертаций во Всероссийском центре экстренной и радиационной медицины МЧС России (194044, г.Санкт-Петербург, ул.Лебедева, д.4/2).

' ' • V * • *

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Всероссийского центра экстренной и радиационной медицины МЧС России.

Автореферат разослан июля 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук профессор

Рыбников В.Ю.

оц/х^о / О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Вторая половина XX столетия ознаменована многочисленными военными конфликтами как глобальными, так и локальными, каждый из которых имеет свои характерные особенности. Тем не менее, прослеживается достаточно четкая тенденция, - от войны к войне растет доля раненых, получивших повреждения от боеприпасов взрывного действия. Особенно ярко эта тенденция проявилась в последние десятилетия - во время ведения боевых действий в Афганистане и локальных вооруженных конфликтах на Северном Кавказе (Нечаев Э.В., 1994; Чиж И.М., 1999, Ерюхин И.А., Алисов П.Г., 1998).

Кроме того, по данным статистики мирного времени, взрывы, а также вызванные ими пожары в качестве причины катастроф техногенного характера прочно удерживают лидирующее положение (Шойгу С.К., 1999, 2000,п Быков И.Ю., 2000; Ерюхин И.А., 1999; Шаповалов В.М., 2000, Гуманенко Е.К., 1998).

Печальной составляющей жизни большинства стран мира в наше время является терроризм, характерной особенностью которого в последние годы стало массовое применение взрывчатых устройств для осуществления крупномасштабных террористических актов (Оклахома-Сити - США, Парижское метро - Франция, взрывы зданий посольств США в Кении и Танзании, взрывы жилых домов в Каспийске, Буйнакске, Москве и Волгодонске).

Взрывные устройства стали самым распространенным оружием при совершении террористических актов по всему миру. Так, в 1995 году в США зарегистрировано более 3000 случаев применения взрывных устройств. При этом число организаций и отдельных преступников, прибегающих к взрывам для достижения своих целей, постоянно растет.

Взрывные устройства стали привлекательным оружием для террористов по целому ряду причин. Прежде всего, это сочетание разрушительных последствий взрыва и низкой степени риска опознания и поимки преступника. Значительная часть других средств, таких как стрельба, похищение, захват заложников, связаны с непосредственным контактом с потерпевшим, тогда как в мо-

мент взрыва преступник может находиться на значительном расстоянии от места совершения террористического акта.

Несмотря на проводимые научные исследования и эксперименты по оценке повреждающего действия взрыва, до конца не изучены механизмы воздействия поражающих факторов боеприпасов взрывного действия на организм человека.

Большая часть публикаций, посвященных изучению последствий влия-

.. ния воздушной ударной волны на человека, относится к обобщению опыта . .

..'-" ^'прошлых и современных войн.. В этом случае приводимые авторами прижиз-" ценные или постмортальные изменения носят описательный характер и весьма редко увязываются с физическими параметрами воздушной ударной волны (ВУВ), воздействию которой подвергся человек.

В тех случаях, когда автором предпринимаются попытки расчетным способом определить интенсивность воздействия воздушной ударной волны, необходимо с большой осторожностью относиться к подобного рода результатам. Так как, в отличие от подопытных животных, которые используются большин-■ ством ученых в качестве биологических моделей для оценки последствии воздействия ВУВ, у человека одним из наиболее характерных проявлений конту-зионной травмы является потеря сознания. Внезапная потеря сознания стирает из памяти сам момент контузии и, естественно, все обстоятельства получения травмы.

Поэтому только проведение экспериментальных исследований на подопытных животных может дать ответ на вопрос - какие значения величины избыточного давления во фронте воздушной ударной волны вызывают те или иные повреждения (от начальных проявлений до смертельных исходов).

В 50-70 годы, как в нашей стране, так и за рубежом активно проводились экспериментальные исследования по взрывной травме. К сожалению, практически все эти работы являются закрытыми, так как в основном касаются испытаний ядерного оружия. Кроме того, следует отметить, что физические пара-

метры ВУВ при ядерном взрыве очень значительно отличаются от характеристик ударной волны при взрыве обычных (конденсированных) взрывчатых веществ (ВВ).

Ограничение испытаний ядерного оружия во всем мире способствовало проведению поисковых исследований по совершенствованию обычного вооружения, что привело к появлению и применению спецподразделениями низкоплотных и объемно-детонирующих взрывчатых веществ. Особенности повреждающего действия которых в открытой литературе отсутствуют.

Помимо этого используемая исследователями измерительная аппаратура не позволяла обеспечить надежную и точную регистрацию повреждающих агентов ВУВ вследствие значительных погрешностей измерения.

Поэтому в 1996 г. при проведении совместной Российско-Американской конференции по взрывной травме эксперты из двух стран не смогли договориться о критических значениях параметров ВУВ, вызывающих пороговые повреждения органа слуха и легких.

Кроме того, безусловного внимания для исследователей взрывной травмы требует оценка влияния на объем и выраженность контузионной травмы использования средств индивидуальной защиты, а также применения специальных устройств подавляющих действие взрыва (противоосколочные одеяла, локализаторы-ингибиторы взрыва).

Таким образом, одной из актуальных проблем обеспечения защиты и

" 'К • 7 '

безопасности людей в чрезвычайных ситуациях (при воздействии воздушной

ударной волны) является разработка специальных устройств для защиты людей от последствий взрыва на базе исследования механогенеза взрывной травмы. Все это свидетельствует о несомненной актуальности настоящего исследования.

Цель исследования. На основе исследования механизма и особенностей повреждений биологических объектов воздушной ударной волной при подрыве различных взрывчатых веществ в свободном и замкнутом пространстве разра-

; , '4

ботать оптимальную конструкцию специальных средств защиты личного состава от последствий взрыва, установить уровни избыточного давления соответствующие различным степеням тяжести травмы.

Исходя из цели исследования, были поставлены следующие задачи:

1. Исследование характера и особенностей повреждения воздушной ударной волной при подрыве конденсированных и низкоплотных взрывчатых веществ.

2. Выявление особенностей повреждений воздушной ударной волной при

различном расположение объемов в замкнутом пространстве (у_ стены

^ * ' *

.или в проходящей волне).

3. Анализ эффективности бронежилетов и ингибиторов взрыва при воздействии воздушной ударной волны.

4. Определение выживаемости и физиологической активности животных, подвергнутых воздействию воздушной ударной волны.

5. Сопоставление исходов и тяжести контузионных повреждений у различных биологических объектов для прогнозирования возможной степени тяжести травмы у человека.-

Научная новизна работы. На основании экспериментальных данных дана подробная морфологическая и функциональная оценка повреждений, наносимых воздушной ударной волной в сочетании с регистрацией физических параметров ударного воздействия. Проведен большой объем экспериментальных исследований на трех различных видах подопытных животных, результаты которых, учитывая различные массовые характеристики объектов исследования, позволили разработать прогностическую оценку степени тяжести возможной контузионной травмы у человека по известным значениям величины избыточного давления во фронте воздушной ударной волны. ■

Проведенные экспериментальные исследования позволили определить наиболее чувствительные к воздействию воздушной ударной волны органы -это барабанные перепонки и легкие, причем между выраженностью поврежде-

ний (кровоизлияний) в легких и степенью тяжести травмы животных установлена корреляционная зависимость.' Сопоставление объема и выраженности контузионных повреждений при взрыве у животных, расположенных внутри помещения в положении " лежа у стены " и " лежа в проходящей волне ", а также у животных при свободном подрыве, расположенных на равных удалениях от эпицентра взрыва, не выявило существенных отличий в тяжести полученной контузионной травмы. Все это свидетельствует о том, что ведущим компонентом, определяющим тяжесть травмы, в механизме воздействия воздушной ударной волны на биологические объекты, расположенные как в замкнутом, так и в открытом пространстве, является величина избыточного давления во фронте первичной ударной волны. Отраженные от вертикальных и горизонтальных поверхностей вторичные ударные волны не приводят к дополнительным контузионным повреждениям.

Обоснована и экспериментально подтверждена эффективность использования бронежилетов с бронепанелями из металла или керамики в качестве индивидуальной защиты личного состава от последствий взрыва.

Впервые установлена оценка изменения физической активности и эмоционального статуса экспериментальных животных после получения контузионной травмы различной степени тяжести от воздействия воздушной ударной волны, что является необходимым моментом для прогноза нарушения работоспособности (Неспособности).

На основе экспериментальных данных обоснованы рекомендации по оп-■ _

тимизации конструкции жидкостных локализаторов взрыва.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Ведущим аспектом в механизме повреждений воздушной ударной волной является воздействие первичной прямой ударной волны. Это положение справедливо для подрывов как в свободном пространстве, так и в помещении.

2. Наиболее "чувствительными" органами к воздействию воздушной ударной волны являются легкие и барабанные перепонки, пороговые величины повреждений которых целесообразно использовать в качестве границ травмобезопасности человека при взрыве.

3. Между величиной избыточного давления во фронте ударной волны и тяжестью контузионной травмы установлена корреляционная связь, позволяющая прогнозировать тяжесть повреждений по известным величинам давлений и наоборот.

4. Несомненным защитным эффектом, исходя из механогенеза воздействия воздушной ударной волны обладают только бронежилеты с бронс-панелями из металла или керамики (жесткий каркас).

5. Применение специальных изделий серии " Фонтан " позволяет минимизировать повреждающий эффект от воздействия взрыва. Причем это касается не только воздействия воздушной ударной волны (использование жидкостных локализаторов - ингибиторов взрыва приводит к снижению величины избыточного давления в 3 - 5 раз), но и предотвращает возможный разлет 85 - 90 % всех осколков.

Практическая значимость

Материалы диссертации, ее положения и выводы используются в практике раскрытия и расследования криминальных взрывов, а также при проведении научных исследований, направленных на развитие и углубление знаний с повреждающем действии воздушной ударной волны.

Полученные экспериментальные пороговые величины повреждения барабанных перепонок и легких легли в основу подготовки новой редакции ОТ1 по повреждающему действию артиллерийских боеприпасов (определения предельного повреждающего, летального и безопасного уровня контузионных по вреждений при воздействии воздушной ударной волны).

На основании проведенных экспериментальных исследований по оценке эффективности специальных защитных устройств - жидкостных локализаторов взрыва сформулированы основные принципы конструирования перспективных образцов.

Материалы проведенного экспериментального исследования использованы при подготовке учебного пособия для Санкт-Петербургского Университета МВД РФ " Взрывчатые вещества и взрывные устройства " (2000 г.). Кроме того, материалы исследования могут быть использованы при проведении судебно-медицинских экспертиз по определению объема взрывных повреждений, дистанции расположения объекта от эпицентра взрыва и массы заряда взрывчатого вещества.

Реализация результатов исследования.

В ходе выполнения диссертационной работы на основании проведенных экспериментальных исследований осуществлена оригинальная разработка и произведена оптимизация конструкции жидкостного локализатора-ингибитора взрыва, защищенная авторским свидетельством, которая реализована в производстве специальных изделий " Фонтан ".

Проведена государственная приемка специальных изделий серии " Фонтан " Межведомственной комиссией МВД России, в ходе которой оценена их высокая эффективность снижения повреждающего действия зарядов взрывчатых веществ массой до 1,2 кг и рекомендовано принять их на вооружение органов внутренних дел и внутренних войск МВД РФ (протокол № 246 от 15.04.98 г.).

Разработанные в ходе выполнения диссертационной работы устройства локализации последствий взрыва, позволяющие минимизировать ущерб от взрывов, происходящих в результате проведения террористических актов, защищены патентом Российской Федерации № 1Щ 2125232 С1 от 20. 01.99.

Результаты экспериментального исследования (пороговые величины избыточного давления во фронте ВУВ приводящие к нарушению трудоспособно-

сти и инвалидизации пострадавших и регрессионные зависимости степени тяжести травмы от избыточного давления) вошли в проект рекомендаций по проведению экспертиз взрывной травмы.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на:

1. Юбилейной научной конференции " Анатомо - физиологические и па-томорфологические аспекты микрохирургии и огнестрельной травмы " (Ленинград, 1990);

2. Научно - практической конференции " Методология и методика судеб. но - медицинской экспертизы огнестрельных повреждений " (Ленинград, 1991);

3. Всеармейской научной конференции " Опыт советской медицины в Афганистане " (Москва 1992);

4. Всероссийских научно - практических конференциях " Актуальные проблемы защиты и безопасности " (Санкт - Петербург, 1998, 1999, 2000);

5. Всероссийской научной конференции "Современная огнестрельная травма " (Санкт - Петербург, 1998);

6. International Soldier System Conference (Colchester, UK, 1997);

7." Personal Armour Systems Symposium (Colchester, UK, 1998);

8. International Symposium " Non-Lethal Weapons in Anti-Terrorist Opera- tions " (Easton, Maryland, USA, 1999).

СВЯЗЬ с НИР. Результаты диссертационного исследования получены в ходе выполнения следующих НИР: "Перепонка"; "Динамика-3"; "Танин" (в/ч 33491); "Заглушка"; "Драматизм" "Модель-4" (Военно-медицинская академия) и 2-х Российско-Американских проектов " Поражаемость живой силы воздушной ударной волной " и " Экспериментальная оценка взрывной травмы ", выполненных в соответствии с Договором, достигнутым на совместной России-

ско-Америкапской конференция по роли современного вооружения в миротворческих и антитеррористических операциях, состоявшейся в октябре 1996 г.

Основной материал диссертации опубликован в 44 научных работах.

Структура и объем диссертации. Текст диссертации изложен на 280 страницах машинописи, содержит 63 рисунка, 42 таблицы и состоит из 6 глав, заключения, выводов и списка литературы, который включает 250 источников, в том числе 92 - иностранных авторов.

Материалы н методики испытаний.

В качестве объектов испытаний использовали:

-свиней обоего пола массой 65-70 кг - 40 шт.;

- кроликов обоего пола массой 1,5-2,0 кг - 187 шт.;

- крыс самцов породы Вистар массой 230-260г - 160 шт.

Свиньи перед экспериментом наркотизировались путем внутримышечного введения дроперидола и кеталара, кролики и крысы размещались на специальных станках лежа на животе. Все животные располагались левым боком к взрыву.

Подрывы проводились на открытой местности и в помещении размерами 5,5 х 10,4 х 3,2 м, имевшем кирпичные стены, бетонный пол и потолочное перекрытие, двери и окна. В качестве подстилающей поверхности при взрыве заряда использовались гладкие плиты из броневой стали размером 60x1000x1000мм, обеспечивающие условия полуограниченного пространства. Заряд устанавливался в средней части плиты. На открытой местности подрывали заряды ВВ массой 5 кг, в помещении - 1 кг. Кроме того, был проведен ряд опытов с зарядами ВВ массой 1 кг на открытой местности для сравнения характеристик ВУВ с взрывами в помещении.

Всего было произведено 96 подрывов.

Животные располагались на расстоянии 2,5; 3,0; 3,9; 5,0 и 9,0 м от эпицентра взрыва на открытой местности.

На свиньях, располагающихся на дальностях 3,9 и 5,0 м, производилась оценка влияния бронежилетов на тяжесть травмы от воздействия воздушной ударной волны. В качестве бронежилетов (БЖ) использовались жилеты с бро-непластинами из специальной стали толщиной 4,5 мм.

В помещении кролики и крысы располагались на удалении от эпицентра взрыва на 2,0; 2,25; 2,50; 2,75 и 3,0 м. Свиньи располагались на расстоянии 2,0 м у стены, 1,5; 2,0; 2,5 м в проходящей волне. На расстояниях 2,0 м у стены; 1,5 и 2,0 м в проходящей волне производилась оценка влияния БЖ на тяжесть ы.

■ Повреждения, возникающие в организме под воздействием воздушной ударной волны, влияют не только на физическую выносливость, но и на психическое состояние. Психоэмоциональный стресс, испытываемый животными, в экстремальных условиях влияет на адекватность реагирования индивида на окружающую обстановку и принятие правильного решения в конкретной ситуа-

Учитывая полевые условия проведения эксперимента, нами выбраны относительно простые и доступные методы исследования, не требующие больших материальных затрат и сложного экспериментального оборудования, но позволяющие достаточно точно оценить исследуемые параметры.

Эмпирическим аналогом повреждения организма человека могут служить показатели устойчивости биологических объектов, одним из которых является время плавания в той или иной жидкой среде.

Для того, чтобы адекватно охарактеризовать физическую работоспособность лабораторных животных после воздействия ВУВ в исследовании был использован модифицированный тест Порсолта - принудительного плавания крыс "до отказа" с грузом, составляющим 8% от массы тела при температуре воды 22-24°С (Усик C.B. 1981, Яковлев H.H. 1974).

Модель физической нагрузки "до отказа" способна оценить в полной мере функциональные возможности организма. Интегральность данной модели

ции.

заключается в том, что практически любое серьезное нарушение функции какого-либо органа, системы или целостного организма обязательно ухудшает физическую выносливость (Смирнов A.B. 1995).

Пробу с плаванием проводили в условиях полевой базы в специальном вертикальном бассейне. Глубина воды в бассейне исключала для животных возможность становиться на задние лапы. Утопление считали полным тогда, когда крысы после очередного погружения на дно не всплывали в течение 1015 секунд, что отвечало критериям создания "истинного" утопления.

Биохимические исследования крови и тканей проводили на свиньях.

Кровь для биохимического исследования забирали непосредственно до взрыва и сразу же после него. Сыворотку крови получали центрифугированием в течении 15 минут при 1500 об/мин. и сохраняли до анализа в лаборатории при температуре -20°С. Кусочки внутренних органов (легкое, печень, почка, миокард) для биохимических исследований забирали во время вскрытия из одних и тех же участков и сразу же помещали в жидкий азот. В таком виде материал сохраняли до начала анализа в лаборатории.

В сыворотке крови определяли активность аланинаминотрансферазы (AJIT, К.Ф.2.6.1.2), аспартатаминотрансферазы (ACT, К.Ф.2.6.1.1), лактатде-гидрогеназы (ЛДГ, К.Ф. 1.1.1.27) и альфа-гидроксибутиратдегидрогеназы (аль-фа-ГБДГ)- аналога изофермента ЛДГ1. Активность ферментов определяли на биохимическом анализаторе фирмы KONE (Финлйидид) с реактивами этой же фирмы. Все исследованные ферменты обладают большей или меньшей специ-

"г\ ■

фичностью по отношению к тем или иным органам. AJIT в высоких концентрациях присутствует в клетках печени и в меньшей степени в скелетных мышцах, почках и сердце, ACT- в клетках сердечной и скелетной мышц, печени и почках. Диагностическое значение имеет соотношение активности этих ферментов. Если в большей степени повышается активность ACT, то больше данных за повреждение сердечной мышцы, а если AJIT, то можно говорить о преимущественном повреждении печени. ЛДГ содержится во всех органах и

тканях, поэтому ее общая активность возрастает при повреждении любого органа. В то же время активность ЛДГ-1 или альфа - ГБДГ свидетельствует о преимущественном поражении сердечной мышцы. Таким образом определение активности нескольких "индикаторных" ферментов дают возможность оценить общее повреждающее воздействие на организм тех или иных факторов и определить степень повреждения некоторых органов (Путилина Ф.Е.1982).

Другим биохимическим подходом было изучение показателей перекис-

ного окисления липидов (ПОЛ), как .универсального процесса повреждения

.....

тканей при многих патологических .прдйессах. Активация процесса ПОЛ или

- ' ** А' " •

свободнорадикальной деструкции липиДов происходит вследствие нарушения целостности тканей, расстройств метаболизма, снижения кислородного обеспечения и энергообразования. Судить о глубине патологического процесса можно, исследуя содержание продуктов ПОЛ в гомогенатах тканей и в сыворотке крови.

После воздействия воздушной ударной волны регистрировали показатель летальности, наличие внешних и внутренних повреждений, двигательную активность, эмоциональное состояние и. физическую выносливость животных. Морфологические особенности повреждений воздушной ударной волной выявляли на макро-, микроскопическом и ультраструктурном уровнях, препараты готовились по общепринятым методикам.

Оценка эффективности защитных свойств специальных устройств, предназначенных для подавления поражающих факторов взрыва проводилась по результатам измерения избыточного давления в сопоставимых условиях эксперимента с использованием спецсредств и открытый подрыв взрывчатых веществ той же массы без применения жидкостных локализаторов взрыва.'

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальные исследования показали, что в результате воздействия воздушной ударной волны могут поражаться любые органы, однако наиболее чувствительными к взрыву являются уши (барабанные перепонки, слуховые косточки) и легкие.

Механизм повреждения легких при взрыве заключается во внезапной мощной компрессии заключенного в грудной клетке легкого или (на противоположной стороне) образуют для сдавливаемого легкого жесткую подкладку. В результате возникают механические повреждения легкого в виде раздавливания и разрывов паренхимы, плевры, особенно выраженные по ходу ребер, а в толще паренхимы - по ходу сосудисто-бронхиального пучка в силу разницы в эластичности легочной ткани и пучка. Но, помимо механического повреждения, травма вызывает сильнейшее раздражение вегетативной нервной системы, возникает ответная реакция в виде нарушения гемодинамики, затем стаза и диапедеза форменных элементов крови и альвеолы, кроме того, наблюдается спазм бронхиол, что способствует образованию очагов ателектазии и эмфиземы. Таким образом здесь неизбежно переплетаются два типа воздействия на легочную ткань: чисто механическое (ударное) и рефлекторное через вегетативную нервную систему; в результате чего формируется причудливая морфологическая картина травмы, которая представляет собой сочетание кровоизлияний, ателектаза и?очаговой эмфиземы. Повреждения легких являются прямой или косведасй. причиной многих патофизиологических эффектов: легочные кровотечения и отек, разрыв легких, инсульт с закупоркой воздухом, потеря дыхательного объема легких и образование множества фиброзных очагов и Рубцовых изменений в легких.

К другим последствиям относятся разрыв барабанной перепонки, повреждение среднего уха, гортани, трахеи, органов брюшной полости, нервных окончаний, спинного мозга и различных других органов тела.

Легкие при вскрытии отечны, часто имеют кровоизлияния по ходу ребер, так называемые "отпечатки ребер". В просвете трахеи и бронхов находится пенистая геморрагическая жидкость. При гистологическом исследовании отмечаются деструкция альвеол, альвеолярная эмфизема, расширение альвеолярных капилляров, кровь в альвеолах, множественные мелко- и крупноочаговые кровоизлияния. Общий эффект последствий травмы сводится к тяжелому, угрожающему жизни нарушению легочной функции.

По морфологической картине выделяли четыре степени тяжести повреждения легких при действии воздушной взрывной волны: 1-я степень - немного-^ численные кровоизлияния в легких с заполнением альвеол эритроцитами; эмфизематозные и ателектатические участки легочной ткани. 2-3-я степени - массивные кровоизлияния в легких, с заполнением просвета бронхов эритроцитами, с разрушением их стенок. Кровоизлияния в периваскулярную и периброн-хиальную рыхлую клетчатку; ателектазы и эмфизематозные участки легочной ткани; деструкция и десквамация бронхиального эпителия и альвеолоцитов. 4-я степень - массивные кровоизлияния с образованием инфарктоподобных очагов, распространяющиеся иногда на всю долю легкого, внутрилегочные полости, наполненные воздухом; нередки линейные разрывы легких. Такие подопытные животные погибали либо сразу, либо вскоре после произведенного взрыва. Причем выраженность механических повреждений легких вплоть до их разрывов, коррелирует со степенью тяжести общего повреждения организма. Морфологическая картина пограничных и отдаленных от ушибов участков легких отличалась выраженным полиморфизмом. Ателектазы, интерстициальный отек, альвеолярный и бронхиальный коллапс сочетались, с участками эмфизе-матозно измененной легочной ткани и развитием внутрилегочных полостей, заполненных воздухом (пневматоцелле), размерами до 3-х см в диаметре, располагающихся субплеврально.

При тяжелой контузионной травме отмечались повреждения миокарда в виде внутрисердечных кровоизлияний и гематом. Как правило наблюдались

ушибы левого желудочка, кровоизлияния при этом располагались преимущественно в субэпикардиальном и субэндокардиальном слоях, в области межжелудочковой борозды кровоизлияние распространялось по перивазальной клетчатке ветвей коронарных сосудов и по передней части межжелудочковой перегородки. При гистотопографическом исследовании определялся поперечный разрыв мышечных волокон, которые располагались беспорядочно, утрачивали правильную ориентацию, между ними скапливалась кровь с образованием лакун. При ультрамикроскопическом исследовании в зоне ушиба выявлялись полные разрушения отдельных кардиомиоцитов с гомогенизацией всех внутриклеточных структур. На эдектронограммах на значительном удалении от кровоизлияний отмечались повреждения клеточных мембран, вакуолизация цитоплазмы и внутриклеточный отек кардиомиоцитов, расслоение миофиб-рилл, беспорядочное расположение крист в митохондриях. Была обнаружена характерная особенность повреждений капилляров миокарда - наблюдалось асимметричное повреждение, составляющих их пар ондотелиоцитов. Причем, один из них практически всегда сохранял нормальную форму, размеры, иногда наблюдалось некоторое уплотнение его внутриклеточной структуры. В то же время, во втором (симметрично расположенном, парном) эндотелиоците наблюдался выраженный внутриклеточный отек, он имел полулунную форму и был увеличен в 2-4 раза и более в сторону просвета капилляра, внутриклеточные образования были дезинтегрированы. Обращала на себя внимание строго оркентированая локализация поражения зндотелиоцитов - как правило, изменению подвергались клетки располагавшиеся только на одной стороне стенки сосудов.С противоположной стороны эндотелиоциты, как правило, оставались интактными. Хотя, в отдельных случаях в ближней к ушибу зоне, наблюдались и повреждения двух парных зндотелиоцитов.

Анализ наблюдавшегося явления свидетельствует о том, что изменению подвергаются наиболее удаленные от очага повреждения стенка сосуда.

По общим результатам экспериментов на кроликах и свиньях было проведено сопоставление степени тяжести травмы с уровнем избыточного давления, зафиксированным в точке расположения животного (см. рис. 1, 2).

Высокие значения коэффициентов корреляции зафиксированные как в опытах с кроликами, так и в экспериментах с крупными животными - свиньями, находящимися как в свободном поле, так и в помещении, свидетельствуют о преобладающем повреждающем воздействии прямой проходящей ударной волны, интенсивность которой и определяет тяжесть повреждения. Это также подтверждает равный повреждающий эффект при взрыве 1 кг низкоплотного ВВ снаружи и внутри помещения.

Кроме того, сопоставление объема и выраженности контузионных повреждений при взрыве у животных, расположенных внутри помещения "у стены" и "в проходящей волне", а также у животных, расположенных открыто на равных удалениях от эпицентра взрыва не выявило существенных различий в тяжести контузионной травмы. Все это подтверждает вывод о том, что ведущим компонентом, определяющим тяжесть травмы в механизме воздействия ВУВ на биологические объекты, расположенные как в замкнутом, так и в открытом пространстве, является величина избыточного давления во фронте первичной ударной волны. Отраженные от вертикальных и горизонтальных поверхностей ударные волны не приводят к дополнительным контузионным повреждениям.

Исследование приращения массы легких за счет излившейся крови в зависимости от величины избыточного давления и соответственно степени тяжести контузионной травмы проводилось при вскрытии кроликов и свиней (оценивались коэффициенты приращения массы правого и левого легкого, раздельно, опытного животного к массе легких контрольных животных).

Рис 1. Зависимость стелет! травмы (СТ) кроликов от средних значений диапазонов избыточного давления ВУВ (Рср.), соответствующих данным СТ

о--1-гО 200

400 600 800

Рср., кПа

Рис 2. Зависимость степени травмы (СТ) свиней от средних значений диапазонов избыточного давления ВУВ (Рср.), соответствующих данным степеням травмы.

В целом, безусловно, прослеживается зависимость между величиной коэффициентов и тяжестью травм. Причем наиболее выражено приращение массы левого легкого, что объясняется положением животного при взрыве. Заметное увеличение массы правого легкого наблюдалось у животных с тяжелой и летальной травмой. При этом обращают на себя внимание несколько меньшие значения указанных коэффициентов у животных, находящихся в наиболее жестких условиях воздействия воздушной ударной волной (на самых близких дистанциях от подрыва), что по-видимому объясняется наступлением мгновен-

г - - Т -

,Нои,смерти от несовместимых с жизнью повреждении и кровь не успевает излиться в полном объеме (соответствующем тяжести травмы) в легочную паренхиму.

Построены графики зависимостей коэффициента приращения массы левого легкого (К„) от ЛР и степени тяжести травмы, причем зависимость Кп от степени чяжести контузии описывается прямой с достоверностью аппроксимации 0,93 (см. рис. 3).

Сопоставляя повреждения от двух исследованных видов взрывчатых веществ можно сказать, что проведенные экспериментальные исследования воздействия воздушной ударной волны на живую силу, различной степени защищенности, показали в целом большую повреждающую способность низкоплотных ВВ.

Измерение амплитуды избыточного давления во фронте воздушной ударной волны при подрыве на открытой местности 5 кг взрывчатых веществ показало, что на близких дистанциях (до 3,9 м от эпицентра взрыва) наблюдается почти двукратное превышение амплитуды избыточного давления при подрыве низкоплотного ВВ по сравнению с ТНТ. При увеличении расстояния от эпицентра взрыва до 9 м - разница в величинах избыточного давления воздушной ударной волны при подрывах обычного и низкоплотного ВВ нивелируется. Сопоставимые результаты экспериментов (подрыв 1 кг ТНТ и 1 кг низкоплотного ВВ как в здании, так и на открытой местности) показали, что в целом ам-

плитуда давления при взрыве ТИТ в помещении выше чем на открытом воздухе в среднем на 35-40%, а при использовании низкоплотного ВВ амплитуда избыточного давления практически одинакова (в пределах разброса экспериментальных данных) для подрыва в помещении и на открытой местности.

Анализ временных параметров воздушной ударной волны при подрыве тротила показывает, что разницу в амплитуде избыточного давления внутри помещения и на открытой местности нельзя объяснить влиянием отражения ударных волн от стен, так как к моменту регистрации на датчике отраженного от стен импульса, давление в первичной ударной волне уже значительно снижается.

Исследование тяжести контузионной травмы у животных при подрыве внутри помещения не показало значимых различий в объеме и выраженности повреждений биологических объектов, расположенных "у стены" по отношению ко всем другим условиям опыта., что свидетельствует о том, что ведущим повреждающим компонентом при воздействии воздушной ударной волны является амплитуда первичной ударной волны.

В целом, подводя итоги проведенных экспериментальных исследований, можно заключить, что повреждающий эффект воздушной ударной волны, вызванной подрывом низкоплотного ВВ заметно выше по отношению к подрыву конденсированных взрывчатых веществ

Это заключение справедливо как для подрывов^ свободном поле, так и в помещении. С увеличением расстояния от эпицентра взрыва это"преимущество низкоплотных взрывчатых веществ нивелируется.

Подводя итоги проведенных экспериментов, можно сказать, что для кроликов средняя величина избыточного давления, вызывающая баротравму составляет 56 кПа, легкую контузию -132 кПа, среднюю - 217 кПа, тяжелую - 280 кПа и летальную - 490 кПа. При использовании в качестве объектов исследования свиней значения ДР составили соответственно: 130; 237; 371 и 1074 кПа.

Кроме того, на наш взгляд целесообразно отметить и пороговые величины ДР, вызывающие баротравму, повреждения легких и летальную травму, зафиксированные при проведении указанных экспериментальных исследований (табл.1).

Таблица 1

Пороговые повреждающие величины АР

Вид повреждения Пороговые повреждающие величины АР (кПа) для повреждения

кроликов свиней

Баротравма 33 113

Порог легочных кровоизлияний 43 102

Порог летальности 180 880

Указанные значения хорошо согласуются с литературными данными (Owen - Smith M.S. 1981, Kokinakis W., Rudolph P. 1982, Richmond D.R. 1990). Кроме того, построенные зависимости степени тяжести контузионной травмы свиней и кроликов от пороговых значений диапазонов избыточного давления ВУВ, соответствующих данным степеням травмы имеют достаточно высокие значения достоверности аппроксимаций (0.85 - для кроликов и 0.92 - для свиней), что безусловно позволяет использовать их для прогноза возможных повреждений у биологических объектов по известным минимальным значениям избыточного давления ВУВ.

Проблема контузионной травмы при воздействии воздушной ударной волны не может быть решена должным образом без использования моделей живого человека при проведении экспериментальных исследований. Очень ценные сведения можно получить при обследовании реальных пострадавших на поле боя. Но вместе с этим надо помнить, что анализ клинических проявлений контузионной травмы у раненых - это полезная информация только для понимания патофизиологических проявлений данной травмы. Безусловно, что данные, полученные от пострадавших, не только инициируют проведение экс-

:ериментальных исследований, но свидетельствуют о том, действительно ли кспериментатор получает реалистические результаты. Но, вместе с тем, оче-идно, что никакой даже самый тщательный анализ клинических проявлений онтузионных повреждений, полученных от пострадавших и их последствия не могут заменить экспериментальные результаты, так как слишком ограничены анные, характеризующие'физические параметры воздействия ВУВ в момент внесения травмы, следовательно и вопрос о сравнительной толерантности ос-ается открытым.

В литературе уделяется пристальное внимание проблеме сравнительной олерантности человека и подопытных животных при воздействии воздушной дарной волной. Не все авторы придерживаются единого подхода, однако ольшинство считает, что результаты, полученные по изучению контузионной равмы в эксперименте на крупных подопытных животных (собаки, козы, сви-[ьи) мо1ут быть однозначно отнесены к человеческому организму.

Причем наиболее определяющим параметром, характеризующим срав-ительнуго толерантность к воздействию воздушной ударной волны, является гасса тела. В связи с чем, нами и была построена зависимость величины избы-очного давления воздушной ударной волны, вызывающего 50 % летальность, г массы тела биологических объектов (рис.4).

В экспериментах на крысах было установлено, что взрыв ТНТ массой 5 кг а открытой местности приводил к гибели всех животных, находившихся на рас-

тояниц2,5 и 3 метров от этщентра взрыва. Далее, по мере удаления от эпицентра

•

зрыва, летальность животных снижалась от 66,1% (3,9 м) до 16,7% (9 м). У крыс, одвергшихся действию взрыва 1,0 кг ТНТ в помещении, летальность всех живот-ых была зарегистрирована на расстоянии 2,0 и 2,25 м от эпицентра, которая сни-салась до 66,7% на расстоянии 2,5 м. На расстоянии 2,75 и 3,0 метра - все живот-ые оставались живыми. Самая высокая летальность животных была зарегистри-ована при взрывах низкоплотного ВВ. Так, взрыв 5,0 кг низкоплотного ВВ на отрытой местности вызывал 100% летальность даже на расстоянии в 3,9 м, тогда ак аналогичный эквивалент ТНТ, вызывал в этой точке гибель животных только в

66,7% случаев. У животных, находящихся на расстоянии 5,0 м этот показатель значительно превышал летальность при подрыве 5 кг ТНТ и составил 83,3%.

Рис 3. Зависимость усредненного коэффициента приращения массы левого легкого свиньи (Кл ср) от степени тяжести травмы

Рис 4. Зависимость величины избыточного давления ВУВ, вызывающего летальность с вероятностью 50 %, от массы тела биологических объектов

При сравнении данных взрыва 1,0 кг низкоплотного ВВ на открытой местности и в помещении, на близких расстояниях (2,0; 2,25 и 2,5 метров от эпицентра) наблюдалась гибель всех крыс. Летальность, достигающая 100% , была зафиксирована у крыс, расположенных на расстоянии 2,75 м от эпицентра взрыва на открытой местности, а в закрытом помещении этот показатель составил 75%. При подрыве 1,0 кг ТНТ и низкоплотного ВВ в помещении, было отмечено, что на расстоянии 2,5 м от эпицентра взрыва гибель животных наблюдалась от 66,7% (ТНТ) до 100% (НП). Результаты экспериментов показали, что расстояние в 2,25 м является смертельным для всех животных. ;. '

. ' -г* -I

У выживших животных наблюдались поражения различной степени. На первое место выходило нарушение координации и снижение двигательной активности. Увеличение доли неактивных компонент поведения, появление элементов несвойственного поведения, которые приводили к разрушению структуры поведения. Наблюдалось также снижение или полное отсутствие ориентировочно - исследовательской активности, эмоциональные расстройства. На количественную и качественную характеристику этих изменений влияли такие параметры как вид взрывчатого вещества, его масса, размещение животных от эпицентра взрыва и место проведения взрыва.

Известно, что помещение животного в новое окружение ведет к возникновению исследовательского поведения, которому, в то же время, препятствует рефлекс биологической осторожности. Однако, реакция ориентировочной готовности (рефлекс "что такое"), направленная на мобилизацию анализаторных систем организма, в норме всегда преобладает над чувством страха. Исследования контрольной группы крыс в тесте "открытое поле" находят этому подтверждение. В нормальных условиях за контрольное время 3 мин., у животных отмечалось большое количество поведенческих актов (120-150). Одной из доминант активности животных, не подвергшихся воздействию воздушной ударной волны, является мотивация "обнюхивание - норка", которая свидетельствует о высоком уровне ориентировочно - исследовательской и двигательной активности. В поведении этих животных также достоверно выявлялись элементы тревожности или осторожности, о

чем свидетельствовали переходы "обнюхивание - фризинг", "обнюхивание - стойка с упором", "движение на месте - фризинг". Сравнение данных контрольной группы и группы животных, подвергшихся действию ВУВ, показало, что у крыс при взрыве 5,0 кг ТНТ на открытой местности, уменьшалась не только доля паттернов активности и тревожности, но и общее число поведенческих актов (до 30 -46). Например, доля паттерна "сидит" у этих крыс существсшю увеличилась в 1013 раз, по сравнению с контрольной группой.

Таким образом, чем дальше находились животные от эпицентра взрыва, тем меньшим изменениям подверглось их поведение. Однако, не смотря на достаточно высокой уровень сохранности физической работоспособности на большом расстоянии от эпицентра взрыва, животное все же не может адекватно реагировать на раздражители из-за изменений психической сферы.

Изменения в ЦНС могут быть вызваны как сотрясением или ушибом головного мозга, так и являться следствием гипоксии из-за поражения легких.. После взрыва 1,0 кг ТНТ в помещении доля двигательной активности уменьшилась значительно, а доля паттерна "сидит" увеличилась в 17-21 раз. В этой группе животных также наблюдалась зависимость показателей активности от расстояния до места взрыва. Поведение этих животных, однако, претерпело более существенные изменения по сравнению с животными, подвергшимися действию ВУВ на открытой местности.

Исследования животных после взрыва низкоплотного ВВ выявили еще бо-

' V -леесущественные изменения пввед^нця. Индекс активности был снижен в 2,7 раза .... * .' •

и в 1,5 раза увеличен индексйпассивности, по сравнению с животными, подвергшимися воздействию ВУВ от аналогичного эквивалента ТНТ и располагавшимися на одинаковом расстоянии от эпицентра взрыва. Эти животные наряду с низким уровнем ориентировочно - исследовательской активности характеризовались низким уровнем двигательной активности на фоне высокого эмоционального напряжения ("груминг - вертикальная стойка") с элементами негативно-эмоционального поведения ("обнюхивание - стойка с упором"), фрустрация разрушала структуру поведения, большинство актов замыкалось на паттерн "движение на месте". Сле-

довательно, несмотря на снижение общего времени паттернов тревожности, эмоциональное напряжение у животных после взрывов существенно увеличивается. Факт уменьшения доли уровня тревожности свидетельствует о разрушении структуры поведения и снижении адаптационных возможностей крыс, так как чувство опасности и осторожности у них практически отсутствует.

Оценка физической выносливости животных показача прямую корреляцию между данными двигательной активности и эмоциональным состоянием. Самые низкие показатели работоспособности были выявлены у крыс с наименьшей двигательной активностью на фоне высокого негативно - эмоционального напряжения.

Крысы, подвергшиеся вз_быгг?ТНТ сохраняли работоспособность более длительный период, чем крысы, иа которых действовала ВУВ от взрыва низкоплотного ВВ. Наибольшая физическая выносливость отмечалась у крыс, расположенных на открытой местности на расстоянии 9,0 м от эпицентра взрыва 5,0 кг ТНТ и внутри помещения на расстоянии 2,75 и 3,0 м при подрыве 1,0 кг ТНТ.

Более низкая физическая активность у крыс, по сравнению со взрывом ТНТ, наблюдалась при взрыве 5,0 кг низкоплотного ВВ на открытой местности даже на расстоянии 9,0 м от эпицентра (19,7% и 18,9% от уровня времени принудительного плавания контрольной группы животных). У этих животных сокращалось не только время плавания, но и изменялась его структура. Если у контрольных животных большая часть времени приходилась на долго активного плавания, то у крыс после воздействия ВУВ возрастала доля пассивного плавания и иммобилизации, а также доля плавания под водой. Что можно расценивать не только как снижение физических характеристик, но и как депрессогенное воздействие ВУВ на животных. Следовательно, увеличение периодов иммобилизации, по-видимому, следует рассматривать как "отчаяние" с последующим отказом от деятельности.

Таким образом, исследования физической работоспособности в " плавательном " тесте показали зависимость физического состояния от степени тяжести контузионной травмы и от величины избыточного давления во фронте воздушной ударной волны.

У выживших после взрыва животных, можно было выделить две группы, в первой группе наблюдалось снижение физической работоспособности (по длительности плавания) на 18,9 - 19,7 %, а во второй - 34,6 - 37,4 %. Проведенные параллельно секционные исследования животных данных групп показали, что у большинства крыс первой группы обнаружена легкая степень, а во второй группе - контузионные повреждения средней степени тяжести, волны на животных.

Исследования биохимических маркеров повреждений воздушной ударной волной в тканях и органах экспериментальных животных не показали значимых различий в зависимости от степени тяжести контузионной травмы, что обусловлено, по-видимому, возникновением повреждений на молекулярном уровне даже в тех случаях, когда они не определяются при визуальном и морфологическом обследовании. По данным проведенного исследования с определенностью можно заключить, что уровень ТБК-АП в органах животных, подвергшихся воздействию воздушной ударной волны, может служить маркером повреждения ткани и дополнять морфологическую оценку. Это подтверждают наибольшие изменения данного показателя в ткани печени, повреждение которой при визуальном осмотре были обнаружены только у животных с тяжелыми контузионными повреждениями. Изменения уровня продуктов перикисного окисления липидов в тканях также зависят и от исследованного органа. Так, в миокарде, ткани которого очень богатьь ингибиторами ПОЛ, содерж&ни^. ТБК-АП почти не претерпевает изменений при воздействии воздушной ударной волны.

Следует также отметить, что использованный нами комплекс биохимических параметров на данном этапе позволяет только оценить степень деструкции макромолекул и предположить какое значение могут иметь эти изменения для функционирования органов и тканей. Более определенно можно было бы судить о последствиях для организма выявленных сдвигов, проводя исследования в динамике. При этом, несмотря на несомненную фундаментальную зна-

чимость информации о свободно-радикальных процессах, показатели, характеризующие их активность, могут оказаться менее информативными для оценки способности человека совершать сложнокоординированные действия после воздействия на организм воздушной ударной волны. Для решения этой задачи на наш взгляд более целесообразным представляется изучение тех параметров метаболизма, которые характеризуют состояние регуляторных систем организма, в частности, нейро-эндокринной системы, уровня регуляторных пептидов и других метаболитов, ответственных за процессы возбуждения и торможения центральной нервной системы. В целом, анализ изменения всех исследованных ферментов в сыворотке крови животных после подрыва, свидетельствует о возможности использования данного метода для оценки тяжести повреждений, наносимых воздушной ударной волной. Определяя активность ферментов с большей органной специфичностью, можно не только оценивать общее повреждающее воздействие на организм животного и человека, но и с определенной долей вероятности судить о глубине поражения отдельных органов (например: КФК-МВ; изоферменты ЛДГ; АСТ и другие).

В данном исследовании проводилась оценка влияния бронежилетов (БЖ) с металлическими бронепластинами на тяжесть контузионной травмы у крупных подопытных животных (свиней) при воздействии воздушной ударной волны.

Для выявления защитного эффекта бронежилетов при воздействии ВУВ проводилось сопоставление результатов (морфология и биохимия), полученных у животных при воздействии как ТНТ, так и низкоплотного ВВ, при подрывах в свободном поле и в помещении. Для этого при проведении каждого подрыва формировались (по принципу равного расстояния от эпицентра взрыва) по две сопоставимые пары животных, защищенных бронежилетами и без использования средств индивидуальной бронезащиты.

Учитывая ограниченное количество экспериментов, получено 15 сопоставимых пар животных, при различных внешних условиях эксперимента (вид

взрывчатого вещества, условия подрыва, расстояние от взрыва).

Для объективизации полученных морфологических изменений у животных (защищенных БЖ и без них), подвергшихся воздействию ВУВ, сравнительный анализ эффективности защитных свойств БЖ проводили по коэффициентам, соответствующим по абсолютному значению степени контуз ионной травмы, обнаруженной при вскрытии животного (табл. 2).

Полученные суммарные результаты свидетельствуют о некотором снижении повреждающего действия воздушной ударной волны у животных, защищенных бронежилетами по сравнению с незащищенными животными в равных условиях ударного воздействия. Сам "защитный эффект" влияния индивидуальной бронезащиты на тяжесть контузионной травмы по-видимому можно объяснить как экранизацию и демпфирование удара воздушной массы по наиболее чувствительному органу (легким) к воздействию ВУВ.

Таблица 2

Суммарные значения коэффициентов тяжести травмы для различных ус-

ловий эксперимента

Условия подрыва тнт Низкоплотное ВВ

свободное поле 5,0 кг помещение 1.0 кг свободное поле 5,0 кг помещение 1,0 кг

у стены в проходящей волне у стены I в проходя-| шеи волне

Объекты исследования:

животные в БЖ 8 4 6 7 5 7

животные без БЖ 10 7 7 .9 7 10

Кроме того, указанный "защитный эффект" бронежилета был зафиксирован биохимическими методами (снижение активности продуктов перекисного окисления липидов и активности ферментов-маркеров повреждения легких, сердца и печени в сыворотке крови).

Суммарный защитный эффект наличия на пострадавшем бронежилета с бронепластинами из металла или керамики обеспечивает снижение тяжести контузионной травмы в среднем на 25%.

Отдельный раздел работы посвящен исследованию влияния специальных защитных устройств на подавление фугасного действия взрыва.

Жидкостные локализаторы значительно ослабляют действие поражающих факторов взрыва и являются наиболее перспективными по отношению к противоосколочным одеялам и взрывозащитным контейнерам не только вследствие своей дешевизны, а в основном из-за множества преимуществ по отношению к предыдущим:

- все контейнеры обладают очень большой массой;

- при обнаружении взрывоопасного предмета необходимо этот предмет поместить в контейнер, что само по себе создает высокую степень риска;

- если заряд ВВ выше чем рассчитан контейнер, то его оболочка превращается во вторичные осколки;

- находящийся взрывоопасный предмет, помещенный в контейнер не доступен для визуального исследования.

Жидкостные локализаторы представляют собой контейнеры, состоящие из нескольких камер с эластичной (резиновой оболочкой) (рис.5). Камеры заполняются жидкостью (обычно водным раствором этиленгликоля). Форма контейнера позволяет полностью отделить подозрительный предмет от окружающего пространства. При срабатывании заряда ВВ, размещенного под локализа-тором, наблюдается значительное снижение давления во фронте ударной волны, количество и дальность разлета осколков, локализации теплового излучения.

Показателем эффективности локализаторов является уровень ослабления воздушной ударной волны. Экспериментальная проверка подтвердила значительное снижение давления во фронте ВУВ при использовании локализатора, причем по мере приближения к центру взрыва относительная разница между давлением при свободном взрыве и взрыве с локализатором возрастает.

Рис. 5. Принципиальная схема конструкции локализатора взрыва: 1 - верхняя камера, 2 - пенополиуретан, 3 — жидкость, 4 — эластичная оболочка, 5 — противоосколочный экран.

Эффективность локализаторов определяется следующими параметрами:

в массой жидкости;

■ плотностью и вязкостью жидкости;

■ объемом внутренней полости;

■ эластичностью оболочки;

И видом материала, заполняющим полость оболочки.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что оптимальным материалом для заполнения оболочки локализатора взрыва является смесь воды с этиленгликолем или глицерин (в ряде экспериментов вместо жидкости использовался песок). Наилучшими защитными свойствами обладает жидкость высокой плотности. Масса жидкости вносит больший эффект погашения давления ВУВ, чем масса оболочки локализатора. Кроме того, выявлена эффективность снижения давления в зависимости от геометрии внутренней полости

локализатора, чем больше объем внутренней полости, а соответственно и расстояние от эпицентра взрыва до оболочки, тем более значимый защитный эффект.

Для большей наглядности оценки эффективности локализатора разработан следующий коэффициент. Поле избыточного давления при взрыве заряда массой М с использованием локализатора можно сопоставить со свободным подрывом заряда эффективной массы Мэф. Отношение этой эффективной массы к истинной массе заряда и будет называться коэффициентом эффективности

• - «У

локализатора. Проведенное сопоставление показало, что фугасное Действие взрыва заряда тротила массой 800 г под л о к ал «затором на расстояний 2 м от эпицентра взрыва соответствует воздействию свободного подрыва 80 г тротила.

Проведенные экспериментальные исследования позволили сформулировать принципы конструирования перспективных образцов жидкостных локали-заторов.

1. Повышать эластичность оболочки.

2. Увеличивать массу жидкостного локализатора и размеры внутренней полости (насколько позволят эксплуатационные требования, накладывающие ограничения на массово-габаритные характеристики изделия). Увеличение массы изделия без увеличения габаритных размеров позволяет использование жидкого наполнителя с большей плотностью.

Выводы.

1. Исследование механизма воздействия воздушной взрывной волны на биологические объекты, расположенные как в замкнутом, так и в открытом пространстве показало, что ведущим повреждающим компонентом, определяющим тяжесть травмы является величина избыточно-

■ , '<

го давления во фронте первичной воздушной ударной волны.

Отраженные от вертикальных и горизонтальных поверхностей ударньи волны не приводят к дополнительным контузионным повреждениян биологических объектов.

2. В результате воздействия воздушной ударной волны могут поражатьс: любые органы теЛа, однако наиболее чувствительными к взрыву явля ются слуховой анализатор (барабанные перепонки) и легкие. Порог по вреждения барабанных перепонок - 33-113 кПа - это нижняя границ; величины избыточного давления, сопровождающаяся временным на рушением трудоспособности пострадавших.

3. Объем и выраженность повреждений легких определяет тяжесть кон тузнонной травмы. Диапазон величины избыточного давления от 10'. кПа до 237 кПа иллюстрирует нижнюю границу потери трудоспособ поста с ее возможным ограничением (инвалидностью).

4. Полученные регрессионные зависимости степени тяжести контузион ной травмы от величины избыточного давления во фронте ударно! волны позволяют прогнозировать как величину санитарных потерь, та] и проводить экспертизу по определению расстояния от места взрыва i расчета массы взрывного устройства. Пороговая величина избыточной давления, составляющая 880 кПа, соответствует нижней границе ле тальности.

5." Исследование физ^аЬской работоспособности при легкой степени кон тузионной травмы показало, что ее максимальное критическое сниже ние при легкой контузионной травме, составляющее порядка 20 % о' исходного наблюдается через 3 часа после воздействия воздушно! ударной волны. При получении травмы средней степени тяжести на блюдается снижение физической работоспособности на 35 - 37 % о' исходного.

6. Повышение активности " индикаторных " ферментов в сыворотке кро

ви экспериментальных животных является маркером повреждения внутренних органов при воздействии воздушной ударной волны.

7. Сопоставление в равных условиях эксперимента объема и выраженности контузионных повреждений у животных показало, что низкоплотные взрывчатые вещества при подрывах как в замкнутом объеме, так и в свободном пространстве, обладают более значительным повреждающим действием по сравнению с конденсированными.

8. Применение специалистами специальных подразделений бронежилетов с бронепласт^нами из металла или керамики способствуют снижению объема и тяжести контузионной травмы при воздействии воздушной ударной волны в среднем на 25 % в следствии защитного экранирования грудной клетки и, соответственно, размещенных внутри ее легких, как наиболее чувствительных к данной травме органов.

9. Использование в качестве средств защиты от последствий взрыва жидкостных локализаторов-ингибиторов взрыва приводит к уменьшению в 3-5 раз величины избыточного давления во фронте ВУВ, что делает их незаменимым техническим средством обеспечения безопасности людей при угрозе взрыва. Причем чем ближе к эпицентру взрыва, тем более выражен защитный эффект локализатора - ингибитора взрыва.

10. Эффективность снижения амплитуды избыточного давления во фронте воздушной ударной волны при помощи жидкостного локализатора определяется характеристиками наполнителя (агрегатным состоянием и массой), оболочки (эластичностью и массой), формой и размерами внутренней полости локализатора.

h '

Х-1'". ■ '

Практические рекомендации.

1. Полученные зависимости тяжести контузионной травмы от величины избыточного давления во фронте воздушной ударной волны целесообразно использовать в качестве исходных данных для расчета санитарных потерь при взрывах, а также в ходе проведения экспертиз взрывной травмы.

2. Исходя из механогенеза контузионной травмы, для обеспечения •безопасности специалистов при проведении взрывных работ необходимо применять в качестве средств индивидуальной безопасности бронежилеты с бронепластинами из металла или керамики, позволяющие за счет жесткого каркаса защитить органы грудной клетки от воздействия ВУ В.

3. Применение жидкостных локализаторов - ингибиторов взрыва при угрозе совершения террористических актов (взрывов) в местах скопления большого количества людей (вокзалы, стадионы, концертные залы и т. д.) способствует выраженному снижению разрушительных последствий взрыва.

4. При конструировании перспективных образцов локализаторов - ингибиторов взрыва целесообразна увеличивать массу жидкогрь+т} полнителя и объем внутренней полости локализатора в пределах/ допустимых условиями эксплуатации, а также повышать эластичность материала оболочки и приближать форму внутренней полости изделия к полусферической.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Патоморфологические изменения внутренних органов при тупой травме груди// Тез. Докладов VII конференции молодых ученых академии-ВМедА, Ленинград, 1984.- С. 39-40.

2. О медицинских критериях использования бронежилетов в иностранных армиях //ВМЖ -1986.-№ 10.- С. 36-39 (соавт. Л.Б. Озерецков-скнй, В.Н. Александров).

3. Биофизические аспекты патогенеза вторичного некроза в огнестрельной ране // Тез. Докладов научной конф. " Анатомо-физиологические и потоморфологические аспекты микрохирургии и огнестрельной травмы - ВМедА.- Ленинград, 1990.- С. 107-108 (соавт. В.М. Жирновой).

4. Проекции жизненно важных органов на поверхность тела и их значение в структуре боевых потерь // Тез. Докладов научной конф. " Анатомо- физиологические аспекты микрохирургии и огнестрельной травмы - ВМедА - Ленинград, 1990. - С. 119-121 (соавт. В.Л. Попов, Е.А. Дыскин, Л.Б. Озерецковский).

5. Особенности огнестрельных повреждений, причиняемых современными снарядами и применяемые методы исследования // Материалы научной конф." Методология и методика судебно-медицинской экспертизы огнестрельных повреждений - ВМедА - Ленинград, 1991. -С. 10-13.

6. Сравнительный анализ материалов-имитаторов биологических тканей// Материалы научной конф." Методология и методика судебно-медицинской экспертизы огнестрельных повреждений - ВМедА -Ленинград, 1991. - С. 46-48.

7. Особенности огнестрельных повреждений груди, защищенной бронежилетом //Тез. Докладов Всеармейской научной конф. " Опыт со-

ветской медицины в Афганистане" - Москва, 1992. - С.39-41 (соавт Л.Б. Озерецковский).

8. Ранения современным оружием и международное гуманитарное

право// ВМЖ - 1998. -№ 1,- С. 7-13 (соавт. В.Л. Попов, Е.А. Дыскин

(

Л.Б. Озерецковский).

9. Структура огнестрельных ранений мирного времени (по материалам СПб городского бюро судебно-медицинских экспертиз) // Защита и безопасность.-.- 1997.- С. 19-11 (соавт. М.Ю. Милютин, Л.Б. Озерецковский).

10. Особенности современной боевой травмы и нормы международного гуманитарного права // Ружье. Оружие и амуниция. - 1997.- № 4 С. 60-66.

11. Нелетальное оружие // Российский оружейный журнал-ружье. -

1997.-№ 5,- С. 20-21 (соавт. М.Ю. Милютин).

12. Средства индивидуальной защиты для морской пехоты в свете статистики боевых потерь // Защита и безопасность. - 1997.- № 2,- С. 3637.' .

13. Target-and-expert systems for assessment of bullet prof vests // International Soldier System Conference - Colchester, UK,-1997. P. 243-245 (Mirzeabasov T.A., Belov D.O., Panteleev A.I., OdincoV B.A.).

14. Бронежилеты, спасающие жизнь // Защита и безопасность. - 1998.-№1.- С. 28-29.

15. О характере современных ранений в Санкт- Петербурге // Ружье.-

1998.-№ 3,- С. 68-69.(соавт. Л.Б. Озерецковский, Д.В. Тулин).

16. Modelling system for testing bullet-proof vests // Рег^од?! Armour Systems Symposium - Colchester, UK, - 1998. P. 33$-3?3 (Mirzeabasov T.A., Belov D.O.). *.

• 37

17. Особенности травматогенеза ранений мирного времени // Материалы Всероссийской конф. " Современная огнестрельная травма "-ВМедА - СПб., 1998. - С. 47-48.

18. Патоморфологические изменения в легких при воздушной взрывной травме // Материалы Всероссийской конф. " Современная огнестрельная травма "- ВМедА - СПб., 1998. - С. 64-65.

19. Ус1ройство защиты от взрыва " Фонтан " // Материалы 1 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 1998. - С. 125-131 (соавт. М.В. Сильни-ков, A.B. Козлов, A.B. Орлов).

20. Патент Российской Федерации RU 21 15957 С1 "Модель головы" -20.07.98. - Бгол. № 20 (соавт. Косенок Ю.К., Котосов A.A., Морозкии A.M., Козлов АЛО., Шишов О.В., Сорокин H.H.).

21. Топографо-анатомическое обоснование площади защиты бронежилетом жизненно важных органов человека // Материалы 11 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 1999. - С. 107-108.

22. Патоморфологическая картина повреждений повреждений воздушной ударной волной // Материалы 11 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 1999.-С. 151-153.

23. Сравнительная толерантность подопытных животных к воздействию воздушной ударной волны // Материалы 11 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности"- СПб., 1999.-С. 153-154.

24. Прогностическая оценка боеспособности пострадавших с заброне-вой контузионной травмой // Материалы 11 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "-СПб., 1999.-С. 155-156.

25. Моделирование изолированного ушиба сердца // Материалы 11 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 1999. - С. 156-157.

26. Исторические аспекты исследования механизма поражающего действия ударных волн // Материалы 11 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "-СПб., 1999.-С. 157-158.

27. Медико - биологические критерии действия ударной волны // Материалы И Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 1999. - С. 158-159.

28. Угроза "эпидемии" огнестрельных ранений // Материалы 11 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 1999. - С. 159-160.

29. Бронешлем как вариант защитной композиции II Материалы 11 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности"-СПб., 1999.-С. 150-151.

30. Методика оценки амортизационных свойств бронешлемов // Материалы 11 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 1999. - С. 239-240.

31. Патент Российской Федерации RU 2125232 С1 " Устройство локализации воздействий взрывных механизмов (бомб) - 20.01.99 - Бюл. № 2 (соавт. A.B. Петров, М.В. Сильников, A.B. Козлов, Н.С. Кузьмин, A.C. Шпак).

32. Оценка влияния бронежилетов на тяжесть контузионной травмы при воздействии воздушной ударной волны // Материалы 111 Всероссийской научно-практической конф. " Актуарные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 2000. - С. 174-175. ,

I ^

33. Сравнительный анализ повреждающего действия воздушной ударной волны конденсированных и низкоплотных взрывчатых вещестг

// Материалы 111 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 2000. - С. 192194..

»V

34. Основные аспекты структуры огнестрельных ранений в вооружен-

но(>и-конфликте на Северном Кавказе // Материалы 111 Всероссий-• - ■ <\f

ской научно-практнческой конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности СПб., 2000. - С. 179-180.

35. К вопросу классификации огнестрельной непроника^щей травмы груди, защищенной бронежилетом // Материалы-1^1 всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб, 2000. - С. 191-192.

36. Взрывная травма II Материалы 111 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "-СПб., 2000. - С. 194-198.

37. Биохимические маркеры повреждений воздушной ударной волной // Материалы 111 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 2000. - С. 198.

38. Патоморфологическая картина взрывной травмы // Материалы 111 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 2000. - С. 198-199.

39. Оценка летальности и функциональных последствий у биомоделей в результате воздействия воздушной ударной волны // Материалы 111 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб, 2000. - С. 199 - 200.

40. Летальность мелких лабораторных биомоделей при воздействии воздушной ударной волны // Материалы 111 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защиты и безопасности "- СПб, 2000. - С. 200 - 203.

41. Особенности дистантных повреждений при взрыве // Материал! 111 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные про блемы защиты и безопасности "- СПб., 2000. - С. 176-178.

42. Взрывные повреждения ЛОР - органов // Материалы 111 Всерос сийской научно-практической конф. " Актуальные проблемы защи ты и безопасности "- СПб., 2000. - С. 172-174.

43. Экспериментальное выявление параметров жидкостного локапиза тора взрыва, определяющих его эффективность // Материалы 11 Всероссийской научно-практической конф. " Актуальные проблем! защиты и безопасности "- СПб., 2000. - С. 117-119 (Соавт. Орло A.B.).

44. Экспериментальное определение влияния плотности и вязкост: днспергента на эффективность жидкостного локализатора взрыва / Материалы 111 Всероссийской научно-практической конф. " Акту альные проблемы защиты и безопасности "- СПб., 2000. - С. 119-12 (Соавт. Орлов A.B.).

Лицензия № П-2329 от 07 февраля 1997.Г. Подписано к печати С У Заказ №

Формат 60x84 Объем 2 п.:

Типография НПО Специальных материалов