CC BY
85
Электронный журнал Cloud of Science. 2014. T. 1. № 2
http://cloudofscience.ru
УДК 614.84
Исследования процессов теплового воздействия лесных пожаров на ткани человека: перспективы создания медицинских информационных систем
Д. В. Коробкина, Н. В. Барановский
Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634034, Томск, проспект Ленина, 30, e-mail: [email protected]
Аннотация. Настоящий обзор посвящен наиболее значимым исследованиям процессов теплового влияния лесных пожаров на ткани человека (особенно на кожные покровы). Проведен анализ различных исследований, выполненных с середины ХХ века по настоящее время. Рассматривается общая характеристика лесных пожаров и их основные типы. Выделены основные методы и подходы, использующиеся при исследовании проблемы теплового воздействия лесных пожаров на ткани человека. Рассматриваются инструментальные, расчетные и расчетно-экспериментальные методы для анализа проблемы оценки теплового воздействия лесных пожаров на ткани человека. Предлагается в качестве основного метода использовать подход математического моделирования для исследования указанной проблемы. Рассматриваются перспективы разработки программных компонент, реализующих математические модели теплового воздействия лесных пожаров на ткани человека. Такие программные реализации проблемно-ориентированных алгоритмов могут стать основой для создания медицинских информационных систем для нужд МЧС и скорой медицинской помощи при минимизации и ликвидации социального ущерба от лесных пожаров.
Ключевые слова: лесной пожар, тепловое воздействие, ожог, моделирование, медицинская информационная система.
1. Введение
Для оценки последствий воздействия теплового излучения в чрезвычайных ситуациях (в том числе, лесных пожаров) могут применяться как отечественные, так и зарубежные методы, которые представляют количественные зависимости между термодинамическими и медицинскими критериями теплового поражения. Большой объем расчетно-экспериментальных данных по термическим ожогам различной степени тяжести биообъекта накоплен в ведущих научно-исследовательских Центрах NASA. Основой для создания стандартных методов оценки поражения био-
объектов послужили результаты обработки экспериментальных исследований. После проведения гармонизации отечественных и зарубежных методов прогнозирования теплового поражения для системы «тепловой источник-пакет одежды-человек» выделяются следующие методы прогнозирования: 1) инструментальные; 2) расчетные; 3) расчетно-экспериментальные методы. Причем, в настоящее время отсутствуют программные компоненты, реализующие развитые математические модели реальных теплофизических процессов, происходящих в кожных покровах и тканях человека. Настоящий проект открывает перспективы создания нового поколения медицинских информационных систем для нужд МЧС и скорой медицинской помощи при минимизации и ликвидации социального ущерба от лесных пожаров.
2. Медицинские информационные системы
Целью инициированного научного исследования является создание в конечном итоге программы по прогнозированию степени поражения кожного покрова человека при воздействии высокоинтенсивного нагрева для рынка медицинских информационных систем (МИС) на базе физически содержательных математических моделей процессов теплопереноса в тканях человека в пожароопасных ситуациях. Динамика внедрения МИС за 2004-2010 годы приведена в табл. 1.
Таблица 1. Динамика внедрений МИС за 2004-2010 гг. [1]
Показатель 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Среднее число внедрений одной МИС в год 4.3 5.7 7.25 17.0 23.2 14.2 8.3 30.6
Среднее число автоматизированных рабочих мест на МИС 118.1 148.2 264.6 46.2 195.3 162.3 155.6 206.1
Оценивая длительность присутствия на рынке и достигнутые объемы внедрений, можно придти к выводу, что наилучшие показатели у отрасли были в 2008 г.: тогда и среднее количество выполняемых каждым разработчиком проектов, и количество автоматизируемых рабочих мест за проект были максимальными. Затем в 2009-2010 гг. было заметное снижение. У многих компаний отмечена «просадка» по проектам на 20-40%. 2011 стал годом возрождения рынка МИС: многие компании существенно увеличили число проектов, в среднем вернувшись к докризисным показателям (см. табл. 1).
Стоимость существующих МИС из расчета за одно рабочее место различается значительно — от 3 до 30 тыс. руб. Средняя стоимость составляет 16 328 руб.
В России функционирует свыше 300 медицинских информационных систем (МИС) (данные 2012 г.). В условиях отсутствия стандартов обмена информацией внедрение МИС-систем выполняется неупорядоченно; многие используемые приложения несовместимы друг с другом. Проблемы совместимости не позволяют в полной мере раскрыть потенциал имеющихся решений.
На сегодняшний день показатель уровня развития инфраструктуры информационных систем медицинских учреждений остается на очень низком диапазоне из возможных показателей [1].
Достаточно медленное развитие рынка МИС объясняется высокой стоимостью создания и сопровождения МИС, малым числом производителей, также разработка МИС занимает длительный срок (2-3 года).
Основными пользователями будут 2 группы клиентов, заинтересованных в исключении или минимизации социального ущерба от лесных пожаров:
1) коммерческие организации, заинтересованные в минимизации своих расходов и социального ущерба: страховые компании; лесопользователи; предприятия и организации, в сфере деятельности сотрудников которых используются железные и автомобильные дороги, линии электропередач, проходящие через лесной фонд, а также технологические объекты на лесопокрытых территориях;
2) страны со значительными лесопокрытыми территориями: США, Канада, Австралия.
3. Классификация лесных пожаров
Экологическая система лесов Российской Федерации занимает 1.2 млрд га территории и содержит около 25% лесных ресурсов всей планеты [2]. Глобальные процессы регулирования состояния окружающей среды, биоразнообразия, климата, речных стоков подвержены значительному влиянию лесов РФ [3].
Определения лесного пожара различны. Например, лесным пожаром называется явление неуправляемого многостадийного горения в открытом пространстве на покрытой лесом площади, в рамках которого имеют место взаимосвязанные процессы конвективного и радиационного переноса энергии, нагревания, сушки и пиролиза ЛГМ, а также горение газообразных и догорание конденсированных продуктов пиролиза ЛГМ [4, 5]. Более простое определение лесного пожара: горение растительности, стихийно распространяющееся по лесной территории [6].
Крупными считаются лесные пожары, распространившиеся на значительных площадях, для тушения которых, как правило, недостаточно сил и средств самих лесхозов и оперативных отделений баз авиационной охраны лесов. Такие пожары в большинстве случаев возникают в засушливые периоды, ветреную погоду и обычно носят смешанный характер, на отдельных участках распространяются как верховые, а частично носят характер низовых [7].
Масштаб воздействия лесных пожаров на биосферу Земли без сомнения относит их к глобальным явлениям. Природные пожары — важный экологический фактор динамики его лесного покрова. Они значительно влияют на биоразнообразие, возрастную структуру древостоев, соотношение видов, потоки энергии и биогео-химические циклы в лесных экосистемах [7].
Лесные пожары подразделяются на низовые, повальные верховые, вершинные верховые, подземные (торфяные) и массовые [8, 9]. При низовых пожарах сгорает напочвенный покров, при повальных верховых и напочвенный покров, и кроны де-
ревьев. При вершинном верховом пожаре горят только кроны деревьев. Подземные пожары характеризуются наличием очага горения в толще слоя. Массовые лесные пожары возникают при столкновительной катастрофе, воздушном ядерном взрыве и т. д. [10]. По скорости распространения огня лесные пожары подразделяются на устойчивые и беглые. Более полную классификацию лесных пожаров, существующую уже шесть десятилетий и служащую научным работникам и производству ориентиром в работе и опорой в обмене мнениями, предложил И. С. Мелехов в 1947 г. (табл. 2) [11].
По интенсивности лесные пожары подразделяются на слабые, средние и сильные. Интенсивность горения зависит от состояния и запаса горючих материалов, уклона местности, времени суток и силы ветра [6]. Наиболее опасным видом пожаров являются верховые. Следует отметить, что до сих пор не выяснены до конца механизмы и условия возникновения различных видов лесных пожаров [8, 12]. Тушение лесных пожаров требует больших затрат сил и средств, и в подавляющем большинстве случаев малоэффективно или невозможно. Из данных лесопожарной статистики следует, что низовые пожары в целом по стране преобладают как по числу (90-95%), так и по площади (85-90%). Верховые и подземные (торфяные) пожары случаются гораздо реже [7].
Таблица 2. Классификация лесных пожаров И.С. Мелехова (1947) [11]
1. Низовые пожары 2. Верховые пожары 3. Подземные пожары
Подстилочно-гумусовые: 1) устойчивые Напочвенные: 2) устойчивые, 3) беглые Подлесно-кустарниковые: 4) устойчивые, 5) беглые Валежные и пневые: 6) устойчивые, 7) беглые Вершинные: 8) устойчивые, 9) беглые Повальные: 10) устойчивые, 11) беглые Стволовые: 12) устойчивые Торфяные: 13) устойчивые
Воздействие лесных пожаров на окружающую среду и человека обусловливает экономические, экологические и социальные ущербы (рис. 1) [13].
Приказом руководителя Федеральной службы лесного хозяйства России от 3 апреля 1998 г. № 53 утверждена Инструкция по определению ущерба, причиняемого лесными пожарами. Инструкция определяет порядок оценки размеров ущерба, причиненного лесными пожарами лесному фонду и лесам, не входящим в лесной фонд.
Лесные пожары прямо и косвенно влияют на здоровье населения [5]. Следствием действия поражающих факторов лесного пожара являются возникновение и обострение различных заболеваний. Качество атмосферного воздуха, содержащего частицы дыма и газообразные соединения от лесных пожаров, является фактором,
который увеличивает риск смертности и влияет на возникновение хронических об-структивных болезней легких (ХОБЛ). Велика вероятность образования термических поражений [14-16], которые и являются главным предметом настоящей статьи.
Последствня воздействия лесных пожаров на окружающую среду и человека
Экономические
Потерн древесины, в т.ч. повреждение молодняков ресурсов побочного лесопользования
Расходы на тушение, расчистку горельников и др восстановительные работы
Убытки других отраслей: прекращение авна-, жд-. автоперевозок. судоходства н др.
Изменение качества окружающей среды, качества жизни эффективности деятельности населения, увеличение экономических рвсков
*■ Прямые воздействия -► Косвенные В05ДеЙСГВНЯ
Рисунок 1. Структура последствий лесных пожаров [13]
4. Характеристика кожного покрова и тканей человека
Основным способом передачи тепла от высокотемпературного источника к объекту является тепловое излучение [15]. От интенсивности теплового излучения зависит степень повреждения кожного покрова. Кожа является самым большим органом тела. Она составляет примерно 14-16% веса взрослого человека и играет ряд важных ролей и занимает площадь 1.5-2.0 м2 в зависимости от размеров тела человека [17].
Кожа имеет весьма сложное строение, имеющее свои особенности в различных частях тела. Кожа состоит из трех слоев: эпидермиса, дермы и подкожной клетчатки (гиподермис), как показано на рис. 2 [18].
Риунок 2. Структура кожного покрова человека [20]
Эпидермис состоит в основном из мертвых клеток, которые действуют в качестве защитного барьера против влаги, ультрафиолетового излучения и высоких температур [19]. Через эпидермис проходят потовые железы. Толщина эпидермиса различна — от 0.02-0.05 мм на шее и лице до 0.5-2.4 мм на ладонях и подошвах. Нижний слой эпидермиса — базальный, лежит на базальной мембране, разделяющей эпидермис и дерму. В базальном слое находятся цилиндрические клетки, которые постоянно, в процессе клеточного деления заполняют ороговевший слой [17]. Дерма является основной частью кожи. Она намного толще и содержит в себе кровеносные сосуды, нервные окончания, сальные железы и корни волос. Толщина дермы варьируется от 0.5 до 5 мм. В дерме выделяют два слоя: прилежащий к эпидермису сосочковый и сетчатый (ретикулярный). В сосочковом слое содержатся различные волокна, придающие коже прочность и упругость, а также многочисленные кровеносные и лимфатические сосуды, нервные сплетения и окончания нервных волокон. Сетчатый слой располагается под сосочковым слоем. В нем залегают потовые и сальные железы, волосяные сумки. Протоки сальных желез открываются в волосяные сумки. Волокнистые структуры дермы состоят из коллагеновых, эластических и ретикулярных волокон. Промежутки между волокнами, придатками кожи и другими структурными образованиями занимает так называемое основное вещество — аморфная субстанция [17]. Эпидермис и дерма, вместе взятые, имеют толщину около 1-2 мм. Ниже этих двух слоев лежит подкожная
ткань — жировая клетчатка (гиподерма), которая содержит потовые железы и крупные кровеносные сосуды, которые дают возможность коже приспосабливаться к местному нагреванию или охлаждению, но лишь в определенных пределах [20]. Она состоит из рыхлой сети коллагеновых, эластических и ретикулярных волокон, в петлях которых расположены дольки жировой ткани — скопления крупных жировых клеток. Подкожный слой пронизан сетью нервов и кровеносных сосудов, которые поддерживают и питают дерму и эпидермис. Толщина этого слоя различна и зависит от образа жизни человека, питания, обмена веществ [17].
Обычно кожу подразделяют на два типа — толстую и тонкую, что связано, главным образом, с различной толщиной эпидермиса. Толстая кожа покрывает ладони и подошвы. Для нее характерно наличие толстого эпидермиса, на наружной поверхности которого располагается особенно мощный слой кератина.
В коже, покрывающей остальные части тела, эпидермис относительно тонкий, причем его наружный ороговевший слой также сравнительно тонкий. На некоторых участках тела, подвергающихся давлению (на спине, ягодицах, задних поверхностях бедер), имеется толстая дерма.
Толщина кожи зависит от пола, возраста, цвета, состояния здоровья и локализации [21, 21].
Среди основных функций кожи можно выделить следующие [23]:
- защитная (защищает организм от действия механических и химических факторов, ультрафиолетового излучения, проникновения микробов, потери и попадания извне воды, роговой слой эпидермиса обеспечивает преграду испаряющейся жидкости, предотвращает набухание и сморщивание кожи);
- терморегуляторная (за счет излучения тепла и испарения пота);
- участие в водно-солевом обмене (связано с потоотделением);
- экскреторная (выведение с потом продуктов обмена, солей, лекарств);
- депонирование крови (в сосудах кожи может находиться до 1 л крови);
- эндокринная и метаболическая (синтез и накопление витамина D и некоторых гормонов);
- рецепторная (благодаря наличию многочисленных нервных окончаний);
- иммунная (захват, процессинг и транспорт антигенов с последующим развитием иммунной реакции);
- защита от ультрафиолетового облучения (за счет образования пигмента меланина);
- чувствительная функция (кожа содержит нервные окончания, воспринимающие раздражения, которые вызывают различные виды ощущений (тактильные, давления, тепла, холода и боли));
- резорбционная функция (проявляется в том, что через нее осуществляется транспорт многих химических (в том числе лекарственных) веществ);
- дыхательная функция (через кожу в организм поступает кислород и выделяется углекислота) [22].
Таким образом, кожа является важнейшим органом, выполняющим ряд уникальных функций в организме человека и по ее состоянию можно судить о состоянии здоровья в целом.
5. Поражение при тепловом воздействии
При термической травме первично происходит повреждение клеток, что выражается в нарушении их структуры и функций. Нарушается барьерная функция клеточных и внутриклеточных мембран, а также выключаются ионные насосы. Это, в свою очередь, сопровождается нарушением распределения веществ внутри клетки и между клеткой и окружающей средой, дезорганизацией внутриклеточного метаболизма и нарушением системы энергообеспечения [23].
Ожоговая травма вызывает тяжелые метаболические расстройства, нарушает работу всех звеньев системы доставки кислорода, в том числе снижение сердечного выброса, уменьшение содержания кислорода в артериальной крови и нарушение его утилизации [23].
При слабом тепловом излучении будет повреждаться только эпидермис на глубину 1 мм. Более интенсивный тепловой поток может привести к поражению не только эпидермиса, но и дермы, а излучение еще большей интенсивности будет воздействовать и на подкожный слой [18].
Степень прогревания различных участков тела у пострадавшего может быть неодинаковой. Определенное значение имеют теплозащитные свойства одежды и поверхностных слоев (в первую очередь рогового слоя) кожи. В частности, наличие толстого слоя одежды предотвращает от выраженного перегревания тканей. Участки кожи с «толстым» эпидермисом и выраженным роговым слоем более устойчивы к перегреванию.
Степень тканевой гипертермии прямопропорциональна продолжительности нагревания. Краткосрочное воздействие даже очень высоких температур может не приводить к развитию ожогов. Температурный оптимум активности ферментов составляет 36-37 °С. Чем выше степень перегрева тканей (начиная от 41 °С и выше), тем быстрее происходит гибель клеток.
Омертвевшие в результате действия термического фактора ткани получили название струп. Незначительный нагрев кожи (до 60 °С) приводит к формированию влажного или колликвационного струпа. В случае более высокого разогрева формируется плотный сухой или коагуляционный струп. Степень плотности и толщина струпа может быть различной [22].
Ожоги кожи могут быть разделены на четыре степени тяжести в зависимости от глубины термического повреждения тканей кожи:
- I степень — проявляется гиперемией и отеком кожи;
- II степень — поражение поверхностных слоев эпидермиса, на коже появляются пузыри, наполненные прозрачным содержимым;
- 111а степень — частичное поражение дермы, однако в ней сохраняются придатки кожи, из которых впоследствии происходит эпителизация;
- 111б степень — поражение кожи на всю толщу с частичным захватом подкожно-жировой клетчатки;
- IV степень — поражение глубоких структур (фасции, мышцы, кости).
За рубежом широко распространена следующая классификация, также предусматривающая выделение четырех степеней поражения [22]:
- первая степень (first degree) — соответствует I степени отечественной классификации;
- вторая поверхностная степень (second degree superficial) — соответствует
II степени отечественной классификации;
- вторая глубокая степень (second degree deep) — соответствует ожогам 111а степени;
- третья степень (third degree) — соответствует ожогам 111б степени;
- четвертая степень (fourth degree) — соответствует одноименной отечественной.
Ожоги первой степени вызывают легкую боль, покраснение кожи, и, как правило, рассматриваются, как «слабые» ожоги и не являются опасными для жизни (например, солнечных ожоги). При ожогах второй степени повреждается дерма, в результате чего образуются волдыри. Ожоги третьей степени характеризуются повреждением подкожных слоев и разрушением тканей и рубцов. Ожоги второй и третьей степеней требуют немедленной медицинской помощи и потенциально могут привести к летальному исходу [19].
При получении ожогов возможность выживания зависит от ряда факторов:
- степень ожога;
- размер обожженной площади, выражаемый как доля от общей площади поверхности кожи;
- возраст;
- перенесенные болезни и состояние здоровья до происшествия.
Шансы выжить уменьшаются по мере того, как увеличиваются процент обожженной площади и возраст жертвы [20].
Среди основных характеристик теплового поражения человека от высокоинтенсивного нагрева можно выделить следующие [24, 25]:
- время возникновения термического ожога;
- количество поглощенной кожным покровом тепловой энергии;
- степень тяжести ожога;
- критическая температура основных структурных слоев кожного покрова.
По длительности и тяжести течения ожоговая болезнь (ОБ) лидирует среди
различных вариантов травматической болезни. Велики материальные затраты на лечение больных, высока частота их инвалидизации. Летальность составляет в среднем 5-10%, а среди тяжелообожженных — значительно выше. Из-за несвоевременности оказания первой медицинской помощи летальность на догос-
питальном этапе в России в 5 раз выше, чем в развитых странах и составляет 2530% [23].
Ежегодно, по данным Министерства здравоохранения РФ, от ожогов страдает около 700 тыс. человек. В течение года в европейских странах от термической травмы погибает около 60 тыс. человек. Из всех умерших в ожоговом шоке находилось 28% пострадавших, причем 9% пациентов имели ожоги менее 20% поверхности тела. При глубоких ожогах площадью более 20% поверхности тела пострадавшего летальность возрастает до 82,2%. Одной из главных причин высокой летальности среди пострадавших с тяжелыми ожогами является отсутствие единой концепции лечения этой категории пациентов. Все это требует более детального изучения механизмов развития и течения ожогового шока, а также совершенствования протоколов ведения пациентов с тяжелой термической травмой. Тяжелая термическая травма влечет за собой длительный период госпитализации, значительное число осложнений и высокую летальность [26].
6. Методы прогнозирования теплового поражения кожного покрова
После первых испытаний атомного оружия в таких городах, как Хиросима и Нагасаки, возникла проблема количественной оценки поражения людей тепловым излучением. В ведущих научно-исследовательских Центрах NASA — US Naval Air Departament Development Center (Исследовательском центре морской авиации), University of Rochester (Университете Рочестера), Aerospace Meditine Research Сenter (Центр медицинских аэрокосмических исследований), NASA-George Marshall Space Flight Center (Центр космических полетов им. Г. Маршалла) с 40-х годов прошлого столетия накоплен большой объем экспериментальных исследований в этом направлении [14].
Результаты многочисленных исследований стали основой при формировании стандартных методов оценки поражения биообъекта тепловым излучением [27, 28].
Для системы «тепловой источник — пакет одежды — человек» выделяются следующие методы прогнозирования теплового поражения кожного покрова [25].
Инструментальные. Достоверность и большой объем экспериментальных исследований по воспроизведению ожогов II степени с вероятностью 0.5 послужили основой создания стандартного инструментального метода оценки теплозащитных свойств материалов ТРР (Thermal Protective Performance) [25]. Достоинства: простота аппаратурного оформления, реализация различных механизмов, воспроизводимость результатов, благодаря чему получил широкое распространение не только в промышленных стандартах США для оценки теплозащитных свойств материалов специальной одежды, но и в международных стандартах [25].
Расчетные. Используются пробит-функции, которые позволяют нормировать случайную величину дозы поражения в единицах стандартного отклонения для нормального закона распределения вероятностей. Информация, полученная при прогнозировании с помощью этого метода, необходима для медиков при обоснова-
нии объема и тактики лечения пострадавших. Результатом работы прогнозирующей программы является визуальное, графическое или табличное представление сопряженных полей логарифма индекса облучения на различных расстояниях от источника пожара, дающих спектр теплового поражения различной вероятности [25].
Расчетно-экспериментальные. Методика прогнозирования основывается на компьютерной программе обработки результатов лабораторного, реального или вычислительного эксперимента по воздействию на кожу человека поражающих факторов высокоинтенсивного нагрева. Предлагаемый метод прогнозирования теплового поражения человека, защищенного одеждой, при интенсивном нагреве имеет важное практическое значение в оценке зон поражения человека в чрезвычайных ситуациях [25].
Экспериментальные.
6.1. Экспериментальные методы
Для имитации теплового излучения в лабораторных условиях применяются различные установки. Авторами в [29] используется установка с трубчатыми ксе-ноновыми лампами в режиме перегрузок с тиристорным безынерционным регулированием подводимой электрической мощности [30]. Одежда имитируется пакетом материалов с воздушными зазорами, как показано на рис. 3 [29].
Температура внутри пакета измеряется микротермопарами, на поверхности — оптическими методами, давление — микроманометрами, потеря веса — торсионными весами [29].
Рисунок 3. Схема эксперимента: 1, 3, 5 — материалы одежды; 2, 4 — воздушные зазоры; 6 — калориметр (имитатор кожи); Тр, Тт Тв? Т^ — температуры поверхности и середины наружного слоя, воздушного зазора, калориметра
Выделяются 5 периодов нагрева [29]:
I — инертный нагрев;
II — испарение влаги из наружного слоя;
ПРИКЛАДНЫЕ
ИТ-СИСТЕМЫ
И ПРОЦЕССЫ
III — термическое разложение материала;
IV — нагрев калориметра после прекращения воздействия теплового излучения;
V — выравнивание температуры во всех слоях пакета.
Для прогнозирования степени повреждения кожного покрова авторами в [19] используется тестовая система РугоНаМ8™, представленная на рис. 4. Система состоит из двух антропометрических руки манекена, к которым подключены 13 термодатчиков к каждой. Система находится в тестовой камере, где четыре больших пропан-горелки воспроизводят эффект пожара.
С целью моделирования кожу человека можно рассматривать как слоистую структуру, приведенную на рис. 5.
Неоднородная внутренняя структура биологической ткани предполагает существование нестационарной теплопроводности, при этом наблюдаются температурные колебания [18].
Одномерная трехслойная модель кожи (рис. 6) используется для большинства испытаний, в том числе Ругошаи™ [19].
Данные теплового потока, собранные датчиками на манекене, применяются к одномерному уравнению теплопроводности [25] следующим образом:
н
Рисунок 4. Тестовая система РугвИапйз™ [19]
Рисунок 5. Идеализированная модель кожи [19]
где рс — объемная теплоемкость кожи, Дж/м3К; Т(х) — температура кожи, К; х глубина, м; к — теплопроводность кожи, Вт/мК; ^ — время воздействия, с.
Уравнение (1) решается численно с использованием метода конечных разностей (МКР) [31, 32], чтобы оценить температуру кожи в любой момент времени [19].
6.2. Расчетный и расчетно-экспериментальный методы
Для прогнозирования теплового поражения человека могут быть использованы различные характеристики термического ожога и их комбинация. В настоящее время применяются четыре термодинамических критерия: пороговый импульс [33], критическая температура основного слоя кожи [34], инвариантная ко времени экспозиции критическая температура на глубине 0,36 мм от поверхности кожи [35], инвариантный ко времени экспозиции индекс поражения Ейзенбега [36]. В табл. 3 приведены данные критерии.
Таблица З. Термодинамические критерии для оценки теплового поражения биообъектов
Термодинамический критерий Краткая характеристика
Пороговый импульс Впервые зависимость порогового импульса от времени облучения получена A. Stoll. В зарубежных стандартах используется как при статическом, так и динамическом нагреве кожи, но только при ожогах II степени с вероятностью 0,5. Для других вероятностей такие зависимости отсутствуют [25]
Критическая температура Впервые использование в качестве критерия возникновения ожогов температуры кожного покрова на различных расстояниях от поверхности предложено Хенриксом и Морицом. В зарубежных методиках возникновение поверхностных ожогов I и II степени определяется по изменению температуры основного слоя кожи (граница эпидермиса — дерма) [25]
Индекс поражения Ейзенберга На основании обработки поражающего теплового излучения ядерных взрывов Ейзенберг предложил выражение для индекса облучения (индекс поражения Ейзенберга) [25]: I = q43 t , (2) где q — плотность теплового потока облучения, Вт/м2; T — время воздействия, с
В отечественных нормативных документах [37-39] экспериментально обоснованным зарубежным разработкам уделено недостаточно внимания. Благодаря обобщению зарубежных данных [34, 40, 41] и авторских исследований [42, 43] авторами в [44] проведена гармонизация отечественных и зарубежных методов оценки поражения человека тепловым излучением с использованием критерия критической дозы облучения [14].
Метод оценки поражения человека тепловым излучением с использованием критерия критической дозы облучения также известен как метод пороговой дозы. При гармонизации методов оценки поражения человека тепловым излучением мо-
гут использоваться различные термодинамические и медицинские критерии [16]. Высокая сходимость результатов гармонизации между зарубежными экспериментальными данными по пороговым значениям плотности теплового потока облучения и времени его воздействия, вызывающих ожог II степени с вероятностью 0,5, и прогнозированию той же степени поражения с той же вероятностью по пробит-функции с использованием термодинамического критерия индекса облучения, получена в работе [45].
Применение индекса поражения Ейзенберга имеет два практически важных аспекта. Во-первых, он инвариантен ко времени воздействия при заданной вероятности ожога. Во-вторых, его значение используется при прогнозировании тепловых поражений с помощью пробит-функций не только для вероятности 0.5, но и во всем диапазоне вероятностей возникновения термических ожогов [16, 25]:
где а и Ь — постоянные коэффициенты, идентифицируемые в экспериментах по воспроизведению ожогов; Pr — пробит, нормированное отклонение случайной величины 1п/ с нормальным законом распределения.
В медицинской статистике пробит-функции (3) используются для прогнозирования вероятности поражения не только термических ожогов, но и действия ударной волны и токсических веществ [16].
В [14] авторами проводится гармонизация отечественных и зарубежных методов оценки теплового поражения человека по критерию критической температуры основного слоя кожного покрова биообъекта при воспроизведении термических ожогов II степени с вероятностью 0.5.
Тепловая модель представляет собой уравнение нестационарной теплопроводности Фурье при заданных краевых условиях [14]:
где i — количество слоев; ci, р(, — теплофизические свойства структурных слоев
кожи; Q — источник генерации тепла за счет поглощения и рассеяния энергии фотонов; Q2 — сток тепла за счет кровотока; Q3 — генерация тепла за счет метаболизма.
Модель (3) позволяет рассчитывать нестационарное температурное поле во всех структурных слоях кожи, в том числе и в основном слое [25].
Все методы количественной оценки поражающего действия теплового излучения на биообъекты основаны на причинно-следственной связи между термодинамическими и медицинскими критериями поражения. Такие регрессионные модели получили название пробит-функций, позволяющие нормировать случайную величину дозы поражения в единицах стандартного отклонения для нормального закона распределения вероятностей [30].
По тепловой модели (4) авторами получены результаты вычислительного эксперимента по пробит-функции для ожогов II степени, для 10 значений вероятно-
Pr = а + Ь 1п/,
(3)
(4)
стей от 0.01 до 0.99 с шагом 0.1 и рассчитаны индексы обучения. При исследовании контактных ожогов в [42, 43] показано, что температура на определенной глубине сохраняет постоянное значение с точностью 0.5 °С независимо от интенсивности облучения при постоянном индексе [14].
Из этого исследования авторами сделан вывод, что при одинаковых индексах облучения температура на глубине 0.36 мм оказывается постоянной, имеющей одно и то же значение. Поэтому значение этой температуры может быть принято в качестве инвариантного к скорости нагрева температурного критерия возникновения ожогов для произвольной вероятности наступления события [14].
Стандартные зарубежные методы оценки теплового поражения основываются на зависимости скорости поражения от критической температуры на границе «эпидермис-дерма» (основной слой кожи), рассчитываемой по кинетической модели [14]:
7Т <5)
ю С(0) - C(т)
ю =------------, (6)
C (0)
где ю/ d т)— скорость поражения; С (0)— начальная концентрация белка колла-
гена; С(т)— концентрация денатурированного белка; Т — температура кожи на границе «эпидермис-дерма» или на другой глубине от поверхности; А — предэкс-понент (частотный фактор); Е — энергия активации; Я — универсальная газовая постоянная.
Использование в качестве критерия возникновения ожогов температуры кожного покрова на различных расстояниях от поверхности предложено в [34]. Авторами [16] по модели, учитывающей влияние кровотока, предложен инвариантный ко времени воздействия критерий критической температуры на расстоянии 0.36 мм от поверхности кожи [14].
Сравнение максимальных значений температур по [16] и [34] представлено в табл. 4.
Таблица 4. Сравнение максимальных значений температур [2]
Интенсивность облучения, кал/(см2 сек) Время нагрева, сек Максимальная температура, °С
А. БЮИ [34] Авторы [16]
0.305 6.7 57.7 57.54
0.226 10 55.7 55.93
0.13 21 54.2 54.18
0.1 30 53.6 53.56
Сравнительная динамика нагрева основного слоя кожи в процессе облучения и прекращения его воздействия показана на рис. 6.
*. °с
О 2 4 6 8 10 и И 16 18 20 22 24 26 2» 30 32 ЗЛ 36 Т,«К
Рисунок 6. Изменение температуры основного слоя кожи в процессе нагрева облучением и прекращением его воздействия [14]
По результатам гармонизации отечественных и зарубежных методов авторы сделали вывод о правомерности применения инвариантного критерия критической температуры для прогнозирования санитарных потерь от ожогов II степени с вероятностью 0.5 от воздействия теплового излучения в ЧС.
По мнению авторов, более адекватно реальным экспериментальным данным соответствует зависимость, полученная с использованием пробит-функции, которая получается на основании статистической обработки огромного массива экспериментов с биообъектами, и математической модели процесса теплопередачи в кожном покрове [16].
7. Модели поражения кожного покрова
Авторами в [25] рассматриваются три модели поражения кожного покрова при воздействии теплового излучения [47].
Кинетическая модель. В зарубежных методиках за критерий теплового поражения принимается интеграл от скорости поражения кожи [25]:
р= Г =1А ехр I- ЯТ 1 ^, (7)
' "П „ Л ( Е „ „ ЯТ
где т — время воздействия теплового источника до появления ожога; (" О/ &) —
скорость поражения; А — предэкспонента; Е — энергия активации; Я — газовая постоянная; Т — температура основного слоя кожи. При Р < 0.5 — основной слой остается без повреждений; 0.5 < Р < 1 — возникают ожоги I степени; Р > 1 — возникают ожоги II степени. Для Р = 1 в [48] получена аналитическая зависимость максимальной температуры основного слоя от времени, график которой представлен на рис. 7 [14].
Рисунок 7. Температура основного слоя кожи при воспроизведении ожогов II степени: - кинетическая модель; о тепловая модель [14]
Аррениусовская зависимость скорости поражения от температуры позволяет критерий теплового поражения (7) условно назвать кинетической моделью для идентификации ожогов I и II степеней по критической температуре основного.
Эти данные используются в американских и международных стандартах [27, 49]. Однако в отечественных ГОСТированных методах оценки риска пожарной безопасности экспериментально обоснованным зарубежным разработкам должного внимания не уделяется [15].
Тепловая модель. В [43] для определения нестационарного профиля температуры в кожном покрове предложен метод математического моделирования процесса теплопередачи в многослойной структуре кожного покрова с учетом теплофизических свойств слоев [25].
Экспериментальное воспроизведение ожогов осуществлялось контактом с инертным блоком с заданной постоянной температурой. Результаты моделирования показали, что ожог возникает при достижении температуры сосочкового слоя дермы критического значения 51 °С. По данным физиологов, именно на этой глубине располагаются тепловые рецепторы, гибель которых приводит к возникновению ожоговой болезни [25].
Вероятностная модель. В многочисленных опытах с биообъектами [36, 50, 51] установлено, что вероятность «эффекта» возникновения поражения приближается к нормальному закону распределения, если в качестве критерия «дозы» взят логарифм индекса облучения. Вероятность возникновения «эффекта» можно определить по таблицам или рассчитать интегрированием нормированной плотности нормального распределения стандартной случайной величины. В первом приближении за стандартную случайную величину можно принять нормированное значение логарифма индекса облучения [25]:
|п--(8)
^0
а,.
где mj — оценка математического ожидания индекса облучения; alnJ — оценка среднеквадратического отклонения ln J от mlnj.
Экспериментальное определение alnj требует большого количества параллельных опытов с биообъектами в широком диапазоне изменения индекса облучения. Поэтому специалистами используется другой подход, основанный на определении зависимости Pr( J) = f (ln J), получившей название пробит-функции
(probability unit) [25].
В отечественных регламентирующих документах [38, 52, 53] приводится пробит-функция для прогнозирования ожогов I и II степени и летального исхода с различной вероятностью, но расчеты по этим функциям существенно отличаются от данных зарубежных стандартов. Кроме того, в указанных документах отсутствуют методы расчета температурного поля в кожном покрове для различных степеней и вероятностей термического ожога [15].
Результаты исследований по воздействию теплового излучения постоянной плотности теплового потока на открытые участки кожного покрова обобщены в фундаментальных зарубежных монографиях [40, 54, 55].
8. Заключение
Подавляющее большинство работ посвящено экспериментальному исследованию тепловых режимов воздействия поражающих факторов лесного пожара на ткани человека. В качестве полунатурной модели используются специальные манекены.
Ввиду невозможности проведения натурных экспериментов актуальна разработка математических моделей и проведение численного анализа процессов теплового воздействия лесных пожаров на ткани человека.
Службами скорой помощи и подразделениями МЧС востребовано использование медицинских информационных систем для поддержки принятия решения в случае ЧС, происшествиях на промышленных объектах и в лесных массивах.
Литература
[1] Гусев А. В. Рынок медицинских информационных систем: обзор, изменения, тренды // Врач и информационные технологии. 2012. № 3. С. 6-15.
[2] Кузнецов Г. В., Барановский Н. В. Прогноз возникновения лесных пожаром и их экологические последствия. — Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2009.
[3] Кузнецов В. И., Козлов Н. И., Хомяков П. М. Математическое моделирование эволюции леса для целей управления лесным хозяйством. — М. : ЛЕНАНД,
2005.
[4] Гришин А. М., Фильков А. И. Прогноз возникновения и распространения лесных пожаров. — Кемерово : Изд-во Практика, 2005.
[5] Барановский Н. В., Барановская С. В., Исакова А. В. Методика оценки влияния лесных пожаров на здоровье населения // Пожарная безопасность. 2007. № 3. С. 71-74.
[6] Лесные пожары: виды, причины, способы тушения. Справка [Официальный сайт, Режим достура]. URL: http://ria.ru/documents/20090414/168056182.html.
[7] Калинин К. К. Воздействие крупных пожаров на лесные фитоценозы и система
лесохозяйственных мероприятий по ликвидации их последствий : дис........док-
тора сель-хоз. наук. — Йошкар-Ола : Марийский государственный технический университет, 2002.
[8] Гришин А. М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. — Новосибирск : Наука, Сиб. отд-ние, 1992.
[9] Гришин А. М., Фильков А. И. Прогноз возникновения и распространения лесных пожаров. — Кемерово : Практика, 2005.
[10] Пинаев В. С., Щербаков В. А. Пожары, вызванные ядерными взрывами, и их последствия // Физика горения и взрыва. 1996. Т. 32. № 5. С. 116-121.
[11] Залесов А. С. Классификация лесных пожаров : методические указания по курсу «Лесная пирология». — Екатеринбург : Изд-о УГЛТУ, 2011.
[12] Доррер Г. А. Динамика лесных пожаров. — Новосибирск : Наука, 2008.
[13] Зайченко О. В. Разработка методов оценки воздействия лесного пожара на воздушную среду населенных территорий : автореф. дис. ...канд. техн. наук. — Владивосток : Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, 2005.
[14] Еналеев P. Ш., Теляков Э. Ш., Закиров А. М., Качалкин В. А., Осипова Л. Э. Кинетика теплового поражения человека в чрезвычайных ситуациях // Безопасность жизнедеятельности. 2009. № 9. С. 30-36.
[15] Закиров А. М. Количественная оценка опасности поражения человека тепловым излучением при пожарах на химических и нефтехимических предприятиях : дисс. ... канд. техн. наук. — Казань : Казанский государственный технологический университет, 2011.
[16]Еналеев Р. Ш., Теляков Э. Ш., Закиров А. М., Чистов Ю. С., Закиров Г. М.
Прогнозирование санитарных потерь от воздействия теплового излучения в чрезвычайных ситуациях // Безопасность жизнедеятельности. 2011. Т. 121. № 1. С. 36-41.
[17] Пушкарева А. Е. Лазерный селективный нагрев элементов кожной ткани : дисс. ... канд. техн. наук. — СПб : Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, 2006.
[18]Xu F., Lu T. J, Seffen K. A. Biothermomechanical behavior of skin tissue // Acta Me-chanica Sinica. 2008. Vol. 24. No. 1. P. 1-23. (doi: 10.1007/s10409-007-0128-8)
[19] Hummel A., Lyons K. Skin Burn Translation Model for Evaluating Hand Protection in Flash Fire Exposures // Fire Technology. 2014. Vol. 50. No. 5. P. 1285-1299. (doi: 10.1007/s10694-013-0336-7)
[20]Академия ГПС МЧС России [Официальный сайт]. URL: http://www.agps-mipb.ru/index.php/2010-12-23-08-05-07/138-8-12-teplovoe-izluchenie-i-ego-dejstvie-na-lyudej.html.
[21] Whitton J. T., Everall J. D. The thickness of the epidermis // Br. J. Dermatol. 1973. Vol. 89. No. 5. P. 467-476. (doi: 10.1111/j.1365-2133.1973.tb03007.x)
[22] Парамонов Б. А., Порембский Я. О., Яблонский В. Г. Ожоги: руководство для врачей. — СПб. : СпецЛит, 2000.
[23] Вильдиева М. В. Обоснование применения мексидапта в комплексном лечении больных с термической травмой : дисс. ... канд. мед. наук. — Саранск : Мордовский государственный университет, 2009.
[24] Быков В. Л. Частная гистология человека. Глава 4. Кожа и ее производные. — СПб. : Сотис, 2001. С. 56-70.
[25] Еналеев Р. Ш., Закиров А. М., Чистов Ю. С., Теляков Э. Ш. Термодинамические критерии теплового поражения человека в техногенных авариях // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 17. С. 50-55.
[26] Гольдзон М. А. Недостаточность кровообращения при тяжелой термической травме и ее патогенетическая коррекция : дисс. ... канд. мед. наук. — Омск : Омская государственная медицинская академия, 2011.
[27]ASTM Standard D 4108-87, Standard test method for thermal protective performance of material for clothing by open flame method, American society for testing and materials. — Philadelphia : PA, 1994.
[28] ISO Standard 17492. Clothing for protection against heat and flame — determination of heat transmission on exposure to both flame and radiant heat. — Geneva, Switzerland : International Organization for standardization, 2003.
[29]Еналеев Р. Ш., Качалкин В. А., Теляков Э. Ш., Чистов Ю. С. Прогнозирование теплового поражения человека при динамическом нагреве // Пожаровзрывобе-зопасность. 2012. № 5. С. 48-56.
[30] Еналеев Р. Ш., Осипов А. М., Качалкин В. А. и др. // Труды Второй Российской национальной конференции по теплообмену. — М. : Изд. МЭИ, 1998. Т. 6. С. 282-285.
[31] Incropera F. P., DeWitt D. P. Fundamentals of heat and mass transfer. — New York : Wiley, 1981.
[32] Fausett L. V. Numerical methods: algorithms and applications. — Upper Saddle River: Pearson Education, Inc. 2003.
[33] Stoll A. M., Greene L. C. Relationship between pain and tissue damage due to thermal radiation // Journal of Applied Physiology. 1959. Vol. 14. No. 3. P. 373-382.
[34] Henriques F. C., Moritz A. R. Studies of thermal injury. I. The conduction of heat to and through skin and the temperature attained therein. A theoretical and experimental investigation // The American Journal of Pathology. 1947. Vol. 21. No. 2. P. 531549.
[35] Еналеев Р. Ш., Теляков Э. Ш., Закиров А. М., Закиров Г. М., Качалкин В. А. Математическая модель поражения человека тепловым излучением // Материалы международной конференции «Химическая и радиационная физика».— Казань : Казанский технологический университет, 2009. С. 73-83.
[36]Eisenberg N. A., Lynch C. J., Breeding R. J. Vulnerability model. A Simulation System for Assessing Damage Resulting from Marine Spills. Tech. Report. — Springfield. 1975. P. 105-245.
[37] ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. — М. : Госстандарт России. 1998.
[38] Руководство по оценке пожарного риска для промышленных предприятий. — М. : ФГУ ВНИИПО, 2006.
[39] Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Приложение к приказу МЧС РФ от 10 июля 2009 г. № 404.
[40]Mannan S. (ed.). Lees' Loss prevention in the process industries: Hazard identification, assessment and control. Third Edition. — Butterworth-Heinemann, 2004. Vol. 1. (doi: 10.1016/B978-075067555-0.50090)
[41] Столл А. Теплообмен в биотехнике // Успехи теплопередачи : глава в монографии / пер. с англ. — М. : Мир, 1970. С. 81-161.
[42] Еналеев Р. Ш., Келин И. А., Качалкин В. А. и др. Применение математического моделирования для исследования термических ожогов // Труды Казанского Ордена Трудового Красного Знамени медицинского института им. С. В. Курашова. 1978. Т. 48. С. 91-95.
[43] Enalejev R. Sh., Kachalkin W. A. Mathematical Sumulation of Heat and Mass Transfer Process in Skin Cover at Burn Injury // Annals of the NewYork Academy of Science, 1998. Vol. 858. P. 30-35. (doi: 10.1111/j.1749-6632.1998.tb10137.x)
[44] Еналеев Р. Ш., Теляков Э. Ш., Хайруллин И. Р., Качалкин В. А. Критерии опасности теплового поражения человека // Безопасность жизнедеятельности. 2008. № 8. C. 40-43.
[45] Еналеев Р. Ш., Теляков Э. Ш., Закиров А. М., Качалкин В. А., Осипова Л. Э. Методы оценки опасности теплового поражения людей в чрезвычайных ситуациях // Безопасность жизнедеятельности. 2009. № 9. С. 30-36.
[46] Weaver U. A., Stoll A. M. Mathematical model of skin exposed to thermal radiation. Aerospace medical research department. Tech. Rep. NADC-MR-6708. 1967.
[47] Feng Q., Zhao-yan H., Zheng-kang Z., Li-xing, S. The Establishment of the Mathematical Model of the 2nd Degree Burn Injury of Human Tissues and Its Application // Proc. of the 2005 IEEF Engineering in Medical and Biology 27th Annual Conference.— Shanghai, 2005. P. 2918-2921. (doi: 10.1109/IEMBS.2005.1617085)
[48] Lawson J. R. Fire fighter’s protective clothing and thermal environments of structural fire fighting. — Gaithersburg : National institute of standards and technology, MD 20899, 1996. P. 1-22.
[49] Behnke W. P. Predicting Flash Fire Protection of Clothing from Laboratory Test Using Second-degree Burn to Rate Performance // Fire and materials. 1984. Vol. 8. No. 2. P. 53-63. (doi: 10.1002/fam.810080202)
[50] Бессмертный Б. С. Математическая статистика в клинической профилактической и экспериментальной медицине. — М. : Медицина, 1967.
[51]Герасимовой Л. И., Назаренко Г. И. Термические и радиационные ожоги. — М. : Медицина, 2005.
[52] Елохин А. Н. Анализ и управление риском: теория и практика. — М. : ЗАО «Индустриальный риск», 2002.
[53] Акимов В. А., Быков В. Ю., Востоков В. Ю. и др. Методика оценки рисков чрезвычайных ситуаций и нормативы приемлемого риска чрезвычайных ситуаций // Проблемы анализа риска. 2007. Т. 4. № 4. С. 347-367.
[54] Маршалл В. Основные опасности химических производств. — М. : Мир, 1989.
[55] Бейкер У., Кокс П., Уэстайн П. и др. Взрывные явления. Оценка и последствия. Кн. 2. / пер. с англ.; под ред. Я. Б. Зельдовича и Б. Е. Гельфанда. — М. : Мир, 1986.
Авторы:
Коробкина Дарья Валерьевна, магистрант Энергетического института Национального исследовательского Томского политехнического университета
Барановский Николай Викторович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической и промышленной теплотехники Энергетического института Национального исследовательского Томского политехнического университета
Researches on Thermal Influence Processes of Forest Fires on the Person Tissue: Prospects of Medical Information Systems Creation
D. V. Korobkina, N. V. Baranovskiy National Research Tomsk Polytechnic University 30, Lenin Avenue,Tomsk, 634034, e-mail: [email protected]
Abstract. The present review is focused on most significant researches of thermal influence processes of forest fires on the person tissue (especially on skin). The analysis of the various researches implemented from the middle of the XX-th century on present time was carried out. The general characteristic of forest fires and their basic types is being considered. The basic methods and approaches used at research of a problem of thermal influence of forest fires on the person tissue are assigned. Tool, computational and computational-experimental methods for the analysis of a problem of an estimation of the thermal influence of forest fires on the person tissue were considered. It is suggested to use as the basic method the approach of mathematical modelling for research of the specified problem. Prospects of development of program components, mathematical models of thermal influence of forest fires on the person tissue are considered. Such program realizations of the problem-oriented algorithms could become a basis for creation of medical information systems for needs of the Ministry of Emergency Measures and emergency at minimization and liquidation of social damage from forest fires.
Keywords: forest fire, thermal influence, burn, modelling, medical information system.
References
[1] Gusev A. V. (2012) Rynok medicinskih informacionnyh sistem: obzor, izmenenija, trendy. Vrach i informacionnye tehnologii, 3, 6-15.
[2] Kuznetsov G. V., Baranovskiy N. V. (2009) Prognoz vozniknovenija lesnyh pozharom i ih jekologicheskie posledstvija. Novosibirsk, Izd-vo SO RAN. (rus)
[3] Kuznetsov V. I., Kozlov N. I., Homjakov P. M. (2005) Matematicheskoe modeliro-vanie jevoljucii lesa dlja celej upravlenija lesnym hozjajstvom. Moscow. (rus)
[4] Grishin A. M., Filkov A. I. (2005) Prognoz vozniknovenija i rasprostranenija lesnyh pozharov. Kemerovo: Izd-vo Praktika. (rus)
[5] Baranovskiy N. V., Baranovskaja S. V., Isakova A. V. (2007) Metodika ocenki vlija-nija lesnyh pozharov na zdorove naselenija. Pozharnaja bezopasnost, 3, 71-74. (rus)
[6] Lesnye pozhary: vidy, prichiny, sposoby tushenija. Spravka.
(http://ria.ru/documents/20090414/168056182.html) (rus)
[7] Kalinin K. K. (2002) Vozdejstvie krupnyh pozharov na lesnye fitocenozy i sistema lesohozjajstvennyh meroprijatij po likvidacii ih posledstvij. Dis. Marijskij gos. teсh. univ. (rus)
[8] Grishin A. M. (І992) Matematicheskoe modelirovanie lesnyh pozharov i novye sposoby borby s nimi. Novosibirsk, Nauka, Sib. otd. (rus)
[9] Grishin A. M., Filkov A. I. (2005) Prognoz vozniknovenija i rasprostranenija lesnyh pozharov. Kemerovo, Praktika. (rus)
[10]Pinaev V. S., Shherbakov V. A. (І99б) Pozhary, vyzvannye jadernymi vzryvami, i ih posledstvija. Fizika gorenija i vzryva. 32(5), ІІб-І2І. (rus)
[11] Zalesov A. S. (20ІІ) Klassifikacija lesnyh pozharov: Metodicheskie ukazanija po kursu «Lesnaja pirologija». Ekaterinburg, Izd. UGLTU. (rus)
[12]Dorrer G. A. (2008) Dinamika lesnyh pozharov. Novosibirsk, Nauka. (rus)
[13] Zajchenko O. V. (2005) Razrabotka metodov ocenki vozdejstvija lesnogo pozhara na voz-dushnuju sredu naselennyh territorij. Avtoref. dis. Komsomojlsk-na-Amure. gosudarstvennyj tehnicheskij universitet. (rus)
[14] Enaleev P. S., Teljakov Je. S., Zakirov A. M., Kachalkin V. A., Osipova L. J. (2009) Kinetika teplovogo porazhenija cheloveka v chrezvychajnyh situacijah. Bezopasnost zhiznedejatelnosti, 9, 30-3б. (rus)
[15] Zakirov A. M. (20ІІ) Kolichestvennaja ocenka opasnosti porazhenija cheloveka tep-lo-vym izlucheniem pri pozharah na himicheskih i neftehimicheskih predprijatijah. Diss. Kazanskij gosudarstvennyj tehnologicheskij universitet. (rus)
[16]Enaleev R. S., Teljakov J. S., Zakirov A. M., Chistov J. S., Zakirov G. M. (20ІІ) Ppognozipovanie sanitapnyh potep' ot vozdejstvija teplovogo izluchenija v chpezvy-chajnyh situacijah. Bezopasnost zhiznedejatelnosti, І2І(І), 3б-4І. (rus)
[17] Pushkareva A. E. (200б) Lazernyj selektivnyj nagrev jelementov kozhnoj tkani. Diss. Sankt-Peterburgskij gos. univ. informacionnyh tehnologij, mehaniki i optiki. (rus)
[18]Xu F., Lu T. J, Seffen K. A. (2008) Biothermomechanical behavior of skin tissue. Acta Mechanica Sinica, 24(І), І-23. (doi: І0.І007^І0409-007-0І28-8)
[19] Hummel A., Lyons K. (20І4) Skin Burn Translation Model for Evaluating Hand Protection in Flash Fire Exposures. Fire Technology, 50(5), І285-І299. (doi: І0.І007М0б94-0І3-033б-7)
[20]Akademija GPS MChS Russia. http://www.agps-mipb.ru/index.php/20І0-І2-23-08-05-07/138-8-12-teplovoe-izluchenie-i-ego-dejstvie-na-lyudej.html.
[21] Whitton J. T., Everall J. D. The thickness of the epidermis // Br. J. Dermatol. І973. Vol. 89. No. 5. P. 4б7-47б. (doi: 10.Ш1/j.1365-2133.1973.tb03007.x)
[22] Paramonov B. A., Porembskij J. O., Jablonskiy V. G. (2000) Ozhogi: Rukovodstvo dlja vrachej. SPb., SpecLit. (rus)
[23] Vildieva M. V. (2009) Obosnovanie primenenija meksidapta v kompleksnom lechenii bol'nyh s termicheskoj travmoj. Diss. Mordovskij gosudarstvennyj universitet. (rus)
[24]Bykov V. L. (200І) Chastnaja gistologija cheloveka. Glava 4. Kozha i ejo proizvod-nye. SPb., Sotis, 5б-70. (rus)
[25] Enaleev R. S., Zakirov A. M., Chistov J. S., Teljakov J. S. (20І2) Termodinamiches-kie kriterii teplovogo porazhenija cheloveka v tehnogennyh avarijah. Vestnik Ka-zanskogo tehnologicheskogo universiteta, І5(І7), 50-55. (rus)
[26] Goldzon M. A. (20ІІ) Nedostatochnost' krovoobrashhenija pri tjazheloj termicheskoj travme i ee patogeneticheskaja korrekcija. Diss. Omskaja gosudarstvennaja medicin-skaja akademija, 20ІІ. (rus)
[27]ASTM Standard D 4І08-87, Standard test method for thermal protective performance of material for clothing by open flame method, American society for testing and materials. Philadelphia, PA.
[28] ISO Standard І7492. Clothing for protection against heat and flame — determination of heat transmission on exposure to both flame and radiant heat.Geneva, Switzerland, International Organization for standardization.
[29]Enaleev R. S., Kachalkin V. A., Teljakov J. S., Chistov J. S. (20І2) Prognozirovanie teplovogo porazhenija cheloveka pri dinamicheskom nagreve. Pozharovzryvobez-opasnost, 5, 48-5б. (rus)
[30] Enaleev R. S., Osipov A. M., Kachalkin V. A. et al. (І99б) // Trudy Vtoroj Rossijskoj nacional'noj konferencii po teploobmenu. Moscow, vol. б, 282-285. (rus)
\3y]Incropera F. P., DeWitt D. P. (І98І) Fundamentals of heat and mass transfer. New York: Wiley.
[32] Fausett L. V. (2003) Numerical methods: algorithms and applications. Upper Saddle River: Pearson Education, Inc.
[33] Stoll A. M., Greene L. C. (І959) Relationship between pain and tissue damage due to thermal radiation, Journal of Applied Physiology, І4(3), 373-382.
[34] Henriques F. C., Moritz A. R. (І947) Studies of thermal injury. I. The conduction of heat to and through skin and the temperature attained therein. A theoretical and experimental investigation. The American Journal of Pathology, 2І(2), 53І-549.
[35] Enaleev R. Sh., Teljakov Je. Sh., Zakirov A. M., Zakirov G. M., Kachalkin V. A. (2009) Matematicheskaja model' porazhenija cheloveka teplovym izlucheniem. Conf. Himicheskaja i radiacionnaja fizika. Kazan, 2009. P. 73-83.
[36] Eisenberg N. A., Lynch C. J., Breeding R. J. (І975) Vulnerability model. A Simulation System for Assessing Damage Resulting from Marine Spills. Tech. Report. Springfield. P. І05-245.
[37] GOST R І2.3.047-98. Occupational safety standards system. Fire safety of technological processes. General requirements. Methods of control. (rus)
[38] Rukovodstvo po ocenke pozharnogo riska dlja promyshlennyh predprijatij. Мoscow. (200б) (rus)
[39] Metodika opredelenija raschetnyh velichin pozharnogo riska na proizvodstvennyh obektah. Prilozhenie k prikazu MChS RF ot І0 july 2009. N. 404. (rus)
[40]Mannan S. (ed.). (2004) Lees' Loss prevention in the process industries: Hazard identification, assessment and control. Third Edition. Vol. І. (doi: 10.1016/B978-0750б7555-0.50090)
[41] Stoll A. M. (І9б7) Heat transfer in biotechnology. In: Advances in heat transfer. T. F. Irvine, J. P. Hartnett (Eds). Vol. 4. New York, Academic press, б5-І4І.
[42]Enaleev R. Sh., Kelin I. A., Kachalkin V. A. et al. (І978) Primenenie matematich-eskogo modelirovanija dlja issledovanija termicheskih ozhogov. Trudy Kazanskogo medicinskogo instituta S. V. Kurashova, 48, 9І-95. (rus)
[43]Enalejev R. Sh., Kachalkin W. A. (І998) Mathematical Sumulation of Heat and Mass Transfer Process in Skin Cover at Burn Injury. Annals of the NewYork Academy of Science, 858, 30-35. (doi: 10.Ш1/j.1749-6632.1998.tb10137.x)
[44]Enaleev R. Sh., Teljakov J. Sh., Hajrullin I. R., Kachalkin V. A. (2008) Kriterii opas-nosti teplovogo porazhenija cheloveka. Bezopasnost zhiznedejatelnosti, 8, 4043. (rus)
[45] Enaleev R. Sh., Teljakov J. Sh., Zakirov A. M., Kachalkin V. A., Osipova L. J. (2009) Metody ocenki opasnosti teplovogo porazhenija ljudej v chrezvychajnyh situacijah.
Bezopasnost zhiznedejatelnosti, 9, 30-36. (rus)
[46] Weaver U. A., Stoll A. M. (І967) Mathematical model of skin exposed to thermal radiation. Aerospace medical research department. Tech. Rep. NADC-MR-6708.
[47] Feng Q., Zhao-yan H., Zheng-kang Z., Li-xing S. (2005) The Establishment of the Mathematical Model of the 2nd Degree Burn Injury of Human Tissues and Its Application. Proc. of the 2005 IEEF Engineering in Medical and Biology 27th Annual Conference, 29І8-292І. (doi: І0.ІІ09/IEMBS.2005.ІбІ7085)
[48]Lawson J. R. (І996) Fire fighter’s protective clothing and thermal environments of structural fire fighting. Gaithersburg : National institute of standards and technology, MD 20899. P. І-22.
[49] Behnke W. P. (І984) Predicting Flash Fire Protection of Clothing from Laboratory Test Using Second-degree Burn to Rate Performance. Fire and materials, 8(2), 5363. (doi: 10.1002/fam.810080202)
[50] Bessmertnyj B. S. (І967) Matematicheskaja statistika v klinicheskoj profilaktiche-skoj i jeksperimental'noj medicine. Mscow, Medicina. (rus)
[51] Gerasimovoj L. I., Nazarenko G. I. (2005) Termicheskie i radiacionnye ozhogi. Moscow, Medicina. (rus)
[52] Elohin A. N. (2002) Analiz i upravlenie riskom: teorija i praktika. Moscow, ZAO «Industrial'nyj risk».
[53] Akimov V. A., Bykov V. J., Vostokov V. J. et al. (2007) Metodika ocenki riskov chrezvychajnyh situacij i normativy priemlemogo riska chrezvychajnyh situacij. Problemy analiza riska, 4(4), 347-367.
[54] Marshall V. (І989) Osnovnye opasnosti himicheskih proizvodstv. Moscow. (rus)
[55]Bejker U., Koks P., Ujestajn P. et al. (І986) Vzryvnye javlenija. Ocenka i posledstvi-ja. Vol. 2. Moscow, Mir.
