CC BY
65
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2019
Драган С.П.1, Маргулис И.М.2, Ивашин В.А.1, Кезик В.И.1
ИЗУЧЕНИЕ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ, СОЗДАВАЕМЫХ СИСТЕМОЙ АКТИВНОЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ «ЗЕВС» НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
1ФГБУ «Государственный научный центр российской федерации - Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна» ФМБА России, 123098, г. Москва;
2ООО «ТГА», 105203, г. Москва
Введение. Разрабатываемые в настоящее время средства защиты объектов со стороны акваторий от подводных пловцов-нарушителей требуют проведения медико-биологических испытаний на лабораторных животных для оценки эффективности и безопасности применения этих средств. Одним из таких средств защиты объектов со стороны акваторий является система активной гидроакустической защиты (САГЗ) нелетального действия «ЗЕВС» нового поколения. Цель работы - обоснование рекомендаций по безопасному использованию САГЗ «ЗЕВС» нового поколения с помощью медико-биологических экспериментальных исследований на лабораторных животных (кроликах).
Материал и методы. Пиковое давление гидроакустического импульса составляло 405, 880 и 1124 кПа. Длительность импульса - приблизительно 0,1 мс.
Схема проведения медико-биологических испытаний. Изготовлен и введен в действие аппарат для дыхания кроликов под водой. Всего проведено шесть серий экспериментов на шести группах кроликов, сформированных в зависимости от пикового давления гидроакустического импульса, расположения кролика относительно излучателя и кратности воздействия. Испытания проводились в бассейне, имеющем форму параллелепипеда длиной 4, шириной 2 и высотой 2 м со звукопоглощающими стенками, заполненном водой. Оценка действия на животных факторов, генерируемых САГЗ «ЗЕВС», производилась в соответствии со стандартами ФМБЦ им. А.И. Бурназяна. Результаты. Анализ результатов воздействия САГЗ «ЗЕВС» на центральную нервную систему кроликов методом акустических стволовых вызванных потенциалов. Анализ вызванных потенциалов головного мозга кроликов позволил сделать вывод об отсутствии повреждающего действия САГЗ «ЗЕВС» на ЦНС и слуховой анализатор. Однако действие гидроакустического импульса с пиковым давлением 1124 кПа может вызвать состояние легкой оглушенности, что в комплексе с факторами подводной среды представляет угрозу для жизни. Анализ результатов воздействия САГЗ «ЗЕВС» при патологоанатомическом исследовании кроликов. Результаты клинического осмотра и патологоанатомического исследования кроликов после воздействия позволили сделать вывод о том, что в результате воздействия САГЗ «ЗЕВС» значимых видимых патологических изменений со стороны внутренних органов биообъектов и, в частности со стороны критических органов не выявлено. Анализ результатов воздействия САГЗ «ЗЕВС» на биофизические показатели легких, результаты измерений биофизических показателей легких свидетельствуют, что из 45 кроликов экспериментальной группы у одного обнаружено поражение легкой степени тяжести.
Заключение. Подводится итог проделанной работы, и обосновываются рекомендации по безопасному использованию САГЗ «ЗЕВС» нового поколения.
Ключевые слова: система активной гидроакустической защиты; экспериментальные животные; биофизические показатели легких; акустические стволовые вызванные потенциалы головного мозга.
Для цитирования: Драган С.П., Маргулис И.М., Ивашин В.А., Кезик В.И. Изучение медико-биологических эффектов, создаваемых системой активной гидроакустической защиты «ЗЕВС» нового поколения. Медицина экстремальных ситуаций. 2019; 21(2): 328-337.
Для корреспонденции: Кезик Владимир Иванович, старший научный сотрудник отдела неионизирующих излучений ФГБУ «ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна» ФМБА России, 123098, г. Москва. E-mail: [email protected]
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
Dragan S.P.1, Margulis I.M.2, Ivashin V.A.1, Kezik V.I.1
THE STUDY OF THE MEDICO-BIOLOGICAL EFFECTS CREATED BY THE SYSTEM OF ACTIVE HYDROACOUSTIC PROTECTION "ZEVS" OF THE NEW GENERATION
!State Research Center - A.I. Bumasyan Federal Medical Biophysical Center of Federal Medical-Biological Agency, Moscow, 123098, Russian Federation; 2LLC TGA, Moscow, 105203, Russian Federation
Introduction. The currently being developed means for the protection of objects of the water area from divers-violators require medical and biological testing on laboratory animals to assess the effectiveness and safety of the use of these tools. One of such means ofprotection of objects from the water area is the active hydroacoustic protection system (HAS) with the non-lethal action "ZEVS" of a new generation. The aim of the work is to substantiate the recommendations for the safe use of the HAS ZEVS of new generation using biomedical experimental studies on laboratory animals (rabbits). Material and methods. The peak pressure of the sonar pulse was 405, 880 and 1124 kPa. The pulse duration accounts for approximately 0.1 ms. Scheme of medical and biological tests. A device for rabbits breathing underwater has been manufactured and put into operation. In total, six series ofexperiments were carried out on six groups of rabbits, formed depending on the peak pressure of the sonar pulse, the location of the rabbit in respect of the radiator and the multiplicity of exposure. The tests were carried out in a filled with water pool having the shape ofa parallelepiped with a length of4, a width of2 and a height of 2 m with sound-absorbing walls. Evaluation of the effect on animals of factors generated by HAS ZEVS was carried out in accordance with the standards of the A.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Center. Results. Analysis of HAS ZEVS effects on the central nervous system of rabbits by the method of acoustic stem evoked potentials Analysis of the evoked potentials of the rabbits' brain led to the conclusion that there was no damaging effect of the HAS ZEVS on the central nervous system and the auditory analyzer. However, the action of a hydroacoustic pulse with a peak pressure of 1124 kPa can cause a state of mild stupor, which, in combination with factors of the underwater environment, represents a threat to life. Analysis of HAS ZEVS effects in the pathological examination ofrabbits The results of the clinical examination and postmortem examination of rabbits after exposure have led to the conclusion that as a result of the HAS ZEVS impact, no significant visible pathological changes in internal organs of biological objects and, in particular, from critical organs have been identified. Analysis of the effects of HAS ZEVS on the biophysical parameters of the lungs The results of measurements of biophysical indices of the lungs indicate that out of 45 rabbits of the experimental group, one was found to have a slight severity. Conclusion. The result of the work done is summarized, and the recommendations on the safe use of the new generation HAS ZEVS are substantiated.
Keywords: a system of active hydroacoustic protection, experimental animals, biophysical parameters of the lungs, auditory brain stem response (evoked potential after auditory stimulation)
For citation: Dragan S.P., Margulis I.M., Ivashin V.A., Kezik V.I. The study of the medico-biological effects created by the system of active hydroacoustic protection "ZEVS" of the new generation. Meditsina ekstremal'nykh situatsiy (Medicine of Extreme Situations, Russian journal) 2019; 21(2): 328-337. (In Russian).
For correspondence: Vladimir I. Kezik, senior researcher, Department of Non-ionizing Radiation of the State Research Center - A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of Federal Medical-Biological Agency, Moscow, 123098, Russian Federation. E-mail: [email protected]
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgments. The study had no sponsorship. Received: March 13, 2019 Accepted: April 17, 2019
Введение
В настоящее время разрабатываются различные средства защиты объектов со стороны акваторий от подводных пловцов-нарушителей. При этом создаваемые средства защиты должны отвечать противоречивым требовани-
ям эффективности воздействия на системных нарушителей и обеспечения безопасности для случайных пловцов [1]. Одним из таких средств защиты объектов со стороны акваторий является система активной гидроакустической защиты (САГЗ) нелетального действия «ЗЕВС»
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Основные характеристики системы «ЗЕВС» нового поколения
Параметр Значение
Пиковое давление гидроакустического импульса в дальнем поле, отнесенное к расстоянию 1 м (режим максимальной мощности), не менее, МПа 5
Габариты подводного модуля, не более, м 0,45 х 0,45 х 1,0
Масса подводного модуля, не более, кг 140
Время между пусками, не более, с 10
Электрическое питание:
постоянное, В 24
переменное, В/Гц 220/50
нового поколения, являющаяся совместной разработкой ООО «ТГА» и Группы компаний «Тетис» [2]. Защита объектов от несанкционированного проникновения осуществляется путем генерации гидроакустических импульсов с определенными амплитудными и временными характеристиками. Проникая в тело человека, эти импульсы создают программируемое физиологическое воздействие. Импульсы должны предупреждать нарушителей об опасности, т.е. обладать сигнально-информирующей функцией. Требование по безопасности заключается в том, чтобы при работе САГЗ гидроакустические импульсы не вызывали поражающего действия у случайных пловцов. Основные технические характеристики системы представлены в таблице [2].
Исследования поражающего действия гидроакустических импульсов, сформированных подводными взрывами, позволили определить критические органы и системы организма [3]. К ним относятся, в первую очередь, легкие, орган слуха и центральная нервная система. Однако, несмотря на многочисленные исследования и публикации в доступной печати, в настоящее время отсутствует общепринятая система исходных данных о параметрах подводной ударной волны, приводящих к определенным степеням тяжести поражения. Также отсутствуют данные о безопасных уровнях поражающего фактора. Вероятно, данное обстоятельство связано с тем, что в доступной литературе для оценки поражающего действия подводной ударной волны используется, в основном, пиковое давление. Наши собственные исследования свидетельствуют о том, что необходимо учиты-
вать не только амплитудно-временные, но энергетические и спектральные характеристики для оценки действия факторов взрыва.
Для обоснования рекомендаций по безопасному использованию САГЗ «ЗЕВС» проведен цикл медико-биологических экспериментальных исследований на лабораторных животных.
Оценку биологической эффективности различных режимов, генерируемых изделием САГЗ «ЗЕВС», проводили по результатам опытов с использованием в качестве биологических объектов кроликов (самок) породы «Шиншилла» массой 2,5-3,0 кг.
Медико-биологические испытания включали: внешний осмотр и оценку общей активности отдельных особей до и после воздействия; регистрацию акустических вызванных потенциалов (АСВП) до и после воздействия; патологоанатомическое обследование на следующие сутки после воздействия; количественную оценку состояния легких по биофизическим показателям.
Медико-биологические испытания проведены в соответствии со стандартами ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России [4-7].
Материал и методы
Характеристика параметров воздействия. Воздействие на биообъекты осуществлялось гидроакустическими импульсами разной амплитуды и количества, генерируемыми САГЗ «ЗЕВС». Излучатель размещали на глубине 1 м в бассейне, имеющем форму параллелепипеда длиной 4, шириной 2 и высотой 2 м со звукопоглощающими стенками, заполненном водой. Ось излучателя ориентировалась вдоль
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
3.811 3.811 3.811 3.811 3.811
Время, цена деления 50 мкс
Рис. 1 Зарегистрированный инвертированный импульс давления в бассейне при напряжении зарядки 1 кВ.
длинной стенки бассейна. Температура воздуха в рабочем помещении и температура воды составляла 18-23 °С.
Кроликов погружали на глубину один метр, помещая их на ось излучателя. Голова животного находилась в идентичных условиях на расстоянии 1,65 м от излучающей поверхности. Измерения гидроакустического импульса произведены при помощи гидрофона фирмы «Брюль и Къер» типа 8103. На рис. 1 приведена типичная осциллограмма инвертированного гидроакустического импульса в месте размещения кролика при напряжении зарядки 1 кВ. Длительность гидроакустического импульса составляет приблизительно 0,1 мс (см. рис. 1).
Схема проведения медико-биологических испытаний. Для проведения испытаний на безопасность САГЗ «ЗЕВС» в качестве модели были выбраны кролики. Количество животных составляло 70 особей половозрелых самок. С целью определения влияния угла прихода волны и её интенсивности на биообъект, были сформированы шесть экспериментальных и одна контрольная группа животных.
Экспериментальные группы формировались в зависимости от пикового давления гидроакустического импульса (405, 880 и 1124 кПа), расположения кролика относительно излучателя (головой либо левым или правым боком к излучателю) и кратности воздействия (однократное или пятикратное).
Испытания проходили по следующей схеме: • запись фоновых показателей акустических стволовых вызванных потенциалов головного мозга (АСВП) до воздействия;
• фиксация кролика на подъемной платформе для погружения, снаряжение кролика маской для подачи воздуха;
• погружение кролика на заданную глубину и воздействие гидроакустическим импульсом с заданными параметрами;
• извлечение кролика из резервуара с водой, снятие оборудования с кролика и отсоединение его от платформы, проведение внешнего осмотра;
• запись АСВП после воздействия;
• патологоанатомическое обследование животных на следующий день;
• определение биофизических показателей легких.
Для ограничения движения конечностями кролик помещался в фиксирующий рукав из тонкой фланелевой ткани. Горловина рукава умеренно затягивалась на шее животного и из рукава выглядывала только его голова . Рукав вместе с животным привязывался к каркасу фиксатора (рис. 2). После этого каркас фиксатора опускался в воду. Погружение каркаса было таким, чтобы голова кролика находилась на глубине 1 м. Перемещение каркаса фиксатора и помещение его в определенное место под водой осуществлялось с помощью поворотно-подъемного механизма.
Обеспечение животного воздухом для дыхания под водой: на морду кролика надевалась специальная маска (см. рис. 2), которая фиксировалась за ушами. Уши кролика оставались свободными.
Для улучшения плотности прилегания маски к волосяному покрову кролика и для луч-
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Рис. 2. Кролик с маской для подачи воздуха.
Рис. 3. Дыхание кролика в маске под водой.
шей фиксации маски на его голове применялась клейкая плёночная лента.
В подмасочное пространство с помощью эластичных трубок и компрессора SCHEGO WS3 под небольшим давлением подавался воздух, который выходил через зазоры обтюрации между маской и волосяным покровом кролика. Расхода воздуха, обеспечиваемого компрессо-
ром, было достаточно для того, чтобы на глубине 1 м вода не поступала в подмасочное пространство. При этом кролик постоянно получал воздух для дыхания.
Воздействие гидроакустическим импульсом осуществлялось через 60 с после погружения кролика (рис. 3).
Анализ результатов воздействия САГЗ «ЗЕВС» на центральную нервную систему кроликов методом акустических стволовых вызванных потенциалов. Исследование реакции центральной нервной системы (ЦНС) на экстремальное импульсное воздействие основано на методике регистрации, вызванных акустической стимуляцией, стволовых потенциалов головного мозга [8, 9].
Регистрация акустических стволовых вызванных потенциалов (АСВП) проводилась в соответствии с методикой [5]. Для записи слуховых вызванных потенциалов (ВП) применялся аппарат «№шгораск II». Предварительно подготавливают кролика, для этого бреют голову кролика в области вертекса и обезжиривают внутреннюю поверхность ушных раковин. Затем фиксируют кролика в станке и накладывают электроды. Применяются электроды игольчатого типа. Этот тип электродов позволяет улучшить контакт с головой кролика без дополнительных приспособлений, а также обеспечить его надежность в процессе записи. Электрод
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
а - до воздействия; б - после воздействия.
«земля» располагается на задней правой лапе. Далее проверяют регистрируемую запись ЭЭГ на отсутствие помех и артефактов.
Затем производится настройка программы усреднения для выделения ВП. Для этого подается слуховой стимул в виде последовательности щелчков бинаурально (в оба уха) через головной телефон (наушники). Частота щелчков составляет 10 Гц. Количество предъявлений стимула составляет 2048 повторений. После усреднения ответов на все предъявленные стимулы происходит выявление основных пиков ответа и вычисление их латентного периода и амплитудных характеристик. Полученные паттерны ответа регистрируются записывающим устройством. Зарегистрированные данные являются основой для сравнительной оценки между показателями кроликов контрольной и экспериментальной групп.
В исследованиях АСВП могут быть выделены ответы, относящиеся к разным уровням слухового анализатора. На основе метода АСВП выработаны критерии оценки состояния биообъекта [8, 9].
Результаты
Полученные записи ВП оценивались по степени тяжести изменений после воздействия, а также сравнивались по группам. Контролем в этой части эксперимента служили 5 кроликов,
воздействием для которых являлось погружение под воду в течение 1 мин. В контрольной группе ВП имеет форму, характерную для животных в норме. Форма ответа на стимул не меняется после фиксации и погружения кроликов под воду - то есть отсутствует стрес-сорное влияние этих факторов на вызванный потенциал.
Результаты исследования АСВП свидетельствуют, что критически значимых изменений в ответе центральной нервной системы на воздействие не обнаружено. Изменения в силе стимула или в количестве подаваемых стимулов так же не приводят к каким-либо значимым изменениям (рис. 4).
Эксперимент с поворотом тела кролика левым и правым боком к источнику воздействия показал, что для центральной нервной системы эти две ситуации являются идентичными, так как разница в ответе на стимул не была обнаружена.
Тем не менее, необходимо отметить увеличение межлатентного периода между пиками 1-У в некоторых случаях, что свидетельствует об усложнении передачи нервных стимулов. В некоторых случаях (рис. 5) можно отметить снижение амплитуды пиков и практически полное исчезновение IV пика, что может свидетельствовать о состоянии легкого оглушения биообъекта после воздействия.
315
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
к . 1 ! 1 Д А
/
1\ \ /
1 ! 'V/ V
........ - л А
г ч
т
Рис. 5. Легкое оглушение кролика, пиковое давление гидроакустического импульса 1124 кПа:
а - до воздействия; б - после воздействия.
Не было отмечено каких-либо существенных изменений в АСВП при сравнении с кроликами из группы контроля, что позволяет сделать вывод об отсутствии повреждающего эффекта воздействия при выбранных параметрах на центральную нервную систему и слуховой анализатор.
На основании полученных результатов оценки состояния ЦНС методом акустических стволовых вызванных потенциалов можно сделать вывод об отсутствии повреждающего действия САГЗ «ЗЕВС» на ЦНС и слуховой анализатор. Однако необходимо отметить, что действие гидроакустического импульса с пиковым давлением 1124 кПа может вызвать состояние легкой оглушенности, что в комплексе с факторами подводной среды представляет угрозу для жизни.
Анализ результатов воздействия САГЗ «ЗЕВС» при патологоанатомическом исследовании кроликов. Патологоанатомическое исследование, направленное на оценку изменения состояния внутренних органов и выявление возможного наличия повреждений, проводилось на следующие сутки после воздействия. В ходе вскрытия извлекали легкие для измерения их биофизических показателей.
В соответствии с действующей методикой [6] вскрытия биообъектов патологоанатомическое исследование осуществлялось по следующей схеме:
• внешний осмотр слизистых оболочек и внутренней стороны наружного уха;
• забой по методике неполной декапитации -перерезают позвоночный столб на уровне 3-4 шейных позвонков, не задевая трахею, на трахею накладывается зажим, в результате воздух остается в легких, что предотвращает их спадание при извлечении из грудной клетки;
• отмечается наличие-отсутствие повреждений на подкожной клетчатке;
• вскрытие грудной клетки;
• внешний осмотр легких;
• постепенное отделение трахеи и легочно-сердечного комплекса от соединительной ткани и извлечение из грудной клетки для дальнейшего исследования;
• вскрытие брюшной полости;
• внешний осмотр состояния органов брюшной полости;
• оформление Протокола исследования. Результаты патологоанатомического исследования. При наружном осмотре естественных отверстий слизистая оболочка влажная, гладкая, светло-розового цвета. Носовые отверстия чистые. Ушные раковины без видимых повреждений. Барабанные перепонки без повреждений.
Положение органов в грудной полости у всех биообъектов было анатомически правильное.
Плевра полупрозрачная, влажная, гладкая, серого цвета, без спаек. Лёгкие розового цвета, эластичные, не спавшиеся, форма не изменена, консистенция упругая. Поверхность разреза легких влажная, с выраженным дольчатым строением. Трахея и крупные бронхи без постороннего содержимого, слизистая оболочка влажная, блестящая, светло-розового цвета, без повреждений.
При исследовании сердечно сосудистой системы было установлено: сердце конусовидной формы; эпикард влажный, гладкий, бледно-серого цвета, без повреждений; миокард упругий, рисунок волокнистого строения сглажен; эндокард гладкий, блестящий без наложений и повреждений, клапаны блестящие, серого цвета.
При внутреннем осмотре положение органов в брюшной полости правильное, постороннего содержимого нет, брюшина блестящая, влажная, прозрачная, гладкая, серого цвета, без наложений, спаек. Сальник и брыжейка содержат умеренное количество жира, кровеносные сосуды умеренно обескровлены. Уровень стояния купола диафрагмы нормальный, разрывов нет. Желудок не увеличен в объеме, стенка желудка эластичная, плотная. Мышечная и серозная оболочки не изменены. Проходимость не нарушена. Желудок заполнен содержимым. Стенка тонкого кишечника не утолщена, слизистая оболочка не изменена, бледно-розоватого цвета, покрыта небольшим количеством слизи. Проходимость не нарушена. Стенка толстого кишечника и конечного отдела тонкого кишечника не утолщена. Положение не нарушено, содержит значительное количество формируемого кала в виде отдельных шаровидных образований средней плотности. В толстом кишечнике хорошо выражена продольная складчатость слизистой оболочки. Слизистая оболочка матовая, беловато-розового цвета, не утолщена. Проходимость не нарушена. Печень в объеме не увеличена, поверхность органа гладкая, умеренно влажная, поверхность разреза влажная, края округлые, форма не изменена, упругой консистенции, красно-коричневого цвета, рисунок дольчатого строения, сглажен. Селезенка не увеличена, форма не изменена, консистенция упругая, цвет тёмно-красный.
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
Почки бобовидной формы, не увеличены в объёме, упругие. Собственная капсула почек прозрачная, не напряженная, снимается легко, обнажая гладкие ровные поверхности. На разрезе корковый слой розоватый, мозговой - серо-розовый.
Результаты патологоанатомического исследования биообъектов после воздействия позволяют сделать заключение о том, что использованные уровни воздействия не вызывают значимых видимых патологических изменений со стороны внутренних органов биообъектов и, в частности со стороны критических органов.
Так, не было зарегистрировано кровоизлияний на плевральной поверхности лёгких и не было выявлено разрывов барабанных перепонок. Описанная картина патологоанатомического исследования с незначительными вариациями отмечена практически у всех исследованных биообъектов. При патологоанатомическом исследовании лёгких биообъектов выраженных изменений выявлено не было. Морфологических изменений в других внутренних органах и травматических проявлений в барабанных перепонках обнаружено не было.
Анализ результатов воздействия САГЗ «ЗЕВС» на биофизические показатели легких. Для оценки степени поражения кроликов, подвергшихся воздействию гидроакустического импульса, использована методика [7], регламентирующая порядок определения биофизических показателей легких и анализ изменения этих показателей у лабораторных животных, подвергшихся воздействию, в сравнении с показателями у животных из контрольной группы. Биофизические показатели включают в себя:
• удельную плотность воздушных легких (УПВЛ), извлеченных из грудной клетки с предварительно пережатой трахеей;
• удельную плотность спавшихся легких (УПСЛ) после снятии зажима с трахеи;
• объем остаточного воздуха в легких (ООВ) -свободно выходящий воздух из легких при открытии трахеи, который определяется как разность объемов воздушных и спавшихся легких;
• отношение удельных плотностей воздушных и спавшихся легких, выраженное в процентах, - показатель АЛЬФА.
317
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Методика измерения комплекса биофизических показателей легких позволяет объективно оценить степень ухудшения здоровья по степеням тяжести поражения: от легкого вреда здоровью (I степень) и вреда здоровью средней тяжести (II степень) до тяжкого вреда (III степень). При этом методика позволяет выявить признаки вздутия легких, нарушения вентиляции, отека, повышенного кровенаполнения, ателектаза, массивных кровоизлияний [10, 11].
Первоначально определяют биофизические показатели животных из контрольной группы. Для каждого показателя определяют его среднее значение и границы доверительного интервала при доверительной вероятности равной 95%. Доверительный интервал в контрольной группе определяется по формуле:
d = t • а,
где d - полуширина доверительного интервала исследуемого показателя в контрольной группе; t-коэффициент Стьюдента, учитывающий количество животных в группе контроля и величину используемой доверительной вероятности; а - стандартное отклонение показателя по выборке.
Биофизические показатели легких у кроликов группы виварного контроля и контроля на погружение статистически не отличаются, что свидетельствует о нормальном дыхании кроликов под водой. Поэтому эти данные были объединены в одну контрольную группу.
Оценка степени индивидуальных изменений биофизических показателей в результате действия фактора проводится путем сравнения каждого отдельного значения с верхней или нижней границей доверительного интервала для того же показателя в контрольной группе. В методике [7] приведены критерии для оценки степени тяжести поражения легких по изменению биофизических показателей.
Для каждого лабораторного животного, подвергнутого воздействию фактора, определяются все четыре биофизических показателя легких, и определяется степень поражения по каждому из них. По максимальному значению определяют итоговую степень тяжести поражения легких данного животного.
При воздействии гидроакустическим импульсом с пиковой амплитудой давления 405 кПа у одного кролика зарегистрированы статистически значимые изменения биофизических показателей легких, соответствующие легкой степени тяжести поражения. У всех остальных животных из экспериментальных групп статистически значимых изменений не обнаружено.
Таким образом, из 45 кроликов экспериментальной группы у одного обнаружено поражение легкой степени тяжести. Следовательно, риск легкой степени поражения от воздействия гидроакустическим импульсом, генерируемым САГЗ «ЗЕВС», составляет приблизительно 2%.
С учетом неопределенности, возникающей в результате явления интерференции, обусловленной наличием границ бассейна, которое может приводить как к усилению, так и ослаблению воздействия, был принят коэффициент запаса по давлению равный 2. Для принятых условий при пиковом давлении 200 кПа, от одного до пяти импульсов, риск опасности воздействия САГЗ «ЗЕВС» составляет приблизительно 2%.
Заключение
Всего проведено шесть серий экспериментов на 45 кроликах породы «шиншилла», распределенных по шести экспериментальным группам. Контрольная группа состояла из 25 кроликов.
Диапазон воздействий составил от 405 кПа до 1124 кПа. Количество импульсов в цуге от 1 до 5, длительность гидроакустических импульсов 0,1 мс.
Анализ вызванных потенциалов головного мозга кроликов позволил сделать вывод об отсутствии повреждающего действия САГЗ «ЗЕВС» на ЦНС и слуховой анализатор. Однако действие гидроакустического импульса с пиковым давлением 1124 кПа может вызвать состояние легкой оглушенности, что в комплексе с факторами подводной среды представляет угрозу для жизни.
Результаты клинического осмотра и патоло-гоанатомического исследования кроликов после воздействия позволили сделать вывод о том, что в результате воздействия САГЗ «ЗЕВС» значимых видимых патологических изменений со стороны внутренних органов биообъектов и, в
частности, со стороны критических органов не выявлено.
Результаты измерений биофизических показателей легких свидетельствуют, что из 45 кроликов экспериментальной группы у одного обнаружено поражение легкой степени тяжести. С учетом неопределенности, возникающей в результате явления интерференции, которое может приводить как к усилению, так и ослаблению воздействия, принято, что при пиковом давлении 200 кПа, риск опасности воздействия САГЗ «ЗЕВС» составляет приблизительно 2%.
Таким образом, безопасное использование САГЗ «ЗЕВС» (риск опасности не более 2%) будет обеспечено при воздействии от одного до пяти импульсов с пиковым давлением 200 кПа.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Маргулис И.М., Гизатуллин С.Н., Ревкин С.М. Автоматизированный комплекс охраны акватории. В научно-техн. сб.: Подводное морское оружие (По материалам Всероссийской научно-практической конференции «Морское подводное оружие. Перспективы развития»). 2017; 6(37): 57-61.
2. Маргулис И.М., Гизатуллин С.Н., Глазунов Б.П. Средства гидроакустического предупреждения и активной гидроакустической защиты объектов прибрежного и морского базирования от подводных пловцов-нарушителей. В научно-техн. сб.: Подводное морское оружие (По материалам Всероссийской научно-практической конференции «Морское подводное оружие. Перспективы развития»). 2017; 6(37): 53-6.
3. Cudahy E., Parvin S. The Effects of Underwater Blast on Divers. US Naval Submarine Medical Research Lab Technical Report (NSMRL Report 1218); 2001.
4. Организация и проведение медико-биологических испытаний на безопасность специальных средств, использующих физические факторы воздействия. СТО ФГБУ «ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна» ФМБА России, № 03-7/2016.
5. Порядок регистрации акустических вызванных потенциалов (АСВП) для оценки биологической эффективности экстремальных ударно-акустических и акустических воздействий в опытах на различных видах биообъектов. МУ ФГБУ «ГНЦ ФМБЦ им. А.И Бурназяна» ФМБА России № 02.34.07-2014.
6. Порядок вскрытия биообъектов при изучении биологического действия ударных и акустических волн. МУ ФГБУ «ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна» ФМБА России № 01.34.07-2014.
7. Порядок регистрации биофизических показателей легких для оценки биологической эффективности ударно акустических и акустических воздействий в опытах на различных видах биообъектов. МУ ФГБУ «ГНЦ ФМБЦ им. А.И Бурназяна» ФМБА России № 03.34.07-2014.
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
8. Оглезнев К.Я., Шестериков С.А., Шубин Е.Б. Вызванные потенциалы ствола мозга и периферических нервов. Новосибирск: Наука; 1987.
9. Гнездицкий В.В. Вызванные потенциалы мозга в клинической практике. Таганрог: Издательство ТРТУ; 1997.
10. Ивашин В.А., Соловьев В.П., Белогорлова О.В. Экспресс-оценка состояния легких у экспериментальных животных при экстремальных воздействиях. Медицина экстремальных ситуаций. 2008; 1(23): 87-93.
11. Ивашин В.А., Кезик В.И., Соловьев В.П. Модифицированная методика оценки состояния легких у экспериментальных животных при экстремальных воздействиях. Саратовский научно-медицинский журнал. 2017; 13(4): 907-12.
REFERENCES
1. Margulis I.M., Gizatullin S.N., Revkin S.M. Automated complex of water area protection. In: [The scientific and technical collection: Underwater naval weapons (On materials of the All-Russian scientific and practical conference "Naval underwater weapons. Prospects of development")]. 2017; 6(37): 57-61. (in Russian)
2. Margulis I.M., Gizatullin S.N., Glazunov B.P. Means of hy-droacoustic warning and active hydroacoustic protection of coastal and sea-based objects from underwater swimmers-offenders. In: [The scientific and technical collection: Underwater naval weapons (On materials of the All-Russian scientific and practical conference "Naval underwater weapons. Prospects of development"]. 2017; 6(37): 53-6. (in Russian)
3. Cudahy E., Parvin S. The Effects of Underwater Blast on Divers. US Naval Submarine Medical Research Lab Technical Report (NSMRL Report 1218); 2001.
4. «The organization and conduct of biomedical safety tests for special tools using physical factors of influence» STO FGBU «GNTS FMBTS im. A.I. Burnazyana» FMBA Ros-sii, № 03-7/2016. (in Russian)
5. «The procedure for the registration of acoustic evoked potentials to assess the biological effectiveness of extreme impact-acoustic and acoustic effects in experiments on various types of biological objects» MU FGBU «GNTS FMBTS im. A.I Burnazyana» FMBA Rossii № 02.34.07-2014. (in Russian)
6. «The order of opening of biological objects in the study of the biological effects of shock and acoustic waves» MU FGBU «GNTS FMBTS im. A.I. Burnazyana» FMBA Rossii № 01.34.07-2014. (in Russian)
7. «The order of registration of biophysical indicators of the lungs to assess the biological effectiveness of shock-acoustic and acoustic effects in experiments on various types of biological objects» MU FGBU «GNTS FMBTS im. A.I Burnazyana» FMBA Rossii № 03.34.07-2014. (in Russian)
8. Ogleznev K.Ya., Shesterikov S.A., Shubin Ye.B. Evoked potentials of the brain stem and peripheral nerves [Vyz-vannye potentsialy stvjla mozga Iperifericheskikh nervov]. Novosibirsk: Nauka; 1987. (in Russian)
9. Gnezditskiy V. V. Evoked brain potentials in clinicalprac-tice [Vyzvannye potentsialy mzga v klinicheskoy praktik-eTaganrog: Izdatel'stvo TRTU; 1997. (in Russian)
10. Ivashin V.A., Solov'yev V.P., Belogorlova O.V. Rapid assessment of the state of the lungs in experimental animals with extreme influences. Meditsina ekstremal'nykh situ-atsiy. 2008; 1(23): 87-93. (in Russian)
11. Ivashin V.A., Kezik V.I., Solov'yev V.P. Modified method of assessing the state of the lungs in experimental animals with extreme exposures. Saratovskiy nauchno-meditsinskiy zhurnal. 2017; 13(4): 907-12. (in Russian)
Поступила 13 марта 2019 Принята в печать 17 апреля 2019
