CC BY
7
THE EFFECT OF INTENSIVE NOISE ON CERTAIN FUNCTIONS OF THE BODY
A. B. Strakhov, Candidate of Medical Sciences
An experimental long-term exposure to an intensive high-frequency noise produced numerous shifts in the activities of the central nervous and cardiovascular systems. These shifts consisted of changes in the conditioned reflex and the electric cerebral activities included considerable fluctuations of the arterial blood pressure level and also weaking of the cardiac muscular contractions. As a rule, all these changes were of a temporary nature. On the basis of the data obtained it may be concluded that all the deviations from the normal occurring in the body due to the action of noise, were connected with the changes in the functioning of reticular formations of the brain stem and with gradually progressing alterations therein.
УДК 612.014.45 + 614 54-1
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА В СВЯЗИ С ЕГО ПРИМЕНЕНИЕМ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
С. И. Горшков, О. Н. Горбунов, Р. М. Никольская
Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
Некоторое время тому назад считалось, что ультразвук как фактор внешней среды редко встречается в окружении человека. Ныне же определенно можно сказать, что человек живет в мире ультразвуков. Так, литературные данные свидетельствуют, что человека окружают естественные источники ультразвука. К ним относятся многие животные, моря и океаны, леса и джунгли и т. д. Все природные источники составляют так называемый естественный фон ультразвуковых колебаний. Помимо него, человек все чаще подвергается действию более высоких уровней интенсивности ультразвуковых колебаний, возникающие за счет применения различных искусственных источников. В число последних входят сирены, реактивные двигатели (самолетные и ракетные), промышленные генераторы, различные научно-исследовательские установки, лечебные аппараты.
Область применения ультразвука в дальнейшем, несомненно, будет расширяться, в связи с чем все большее число людей подвергнется его воздействию. Однако литературные источники еще не дают достаточного представления о механизме его действия, о возможном нарушении функций организма.
Важнейшее свойство ультразвука, лежащее в основе его биологического действия, несомненно, заключается в способности поглощаться тканями тела человека и животных. Энергия поглощенного ультразву- ^ ка претерпевает в организме ряд превращений, важнейшими путями которых являются образование тепла, возникновение механических сил и химические превращения.
Превращение энергии ультразвука в механическую форму выра жается образованием кавитаций. Импульсы давления, возникающие при смыкании кавитационных полостей, достигают 100 атм. Энергия поглощенного ультразвука, помимо тепловых и механических, вызывает также в биологических объектах значительные химические превращения. В их основе лежит образование свободных радикалов типа ОН, Н. Биологическое действие ультразвука, несомненно, базируется на указанных главнейших свойствах превращения энергии. Относящиеся ь ним литературные и экспериментальные данные опубликованы в оте
чественной литературе (И. Е. Эльпинер). Описан ряд проявлений рас сматриваемого процесса. Так, Schmitz и Hoffmann, изучавшие влияние ультразвука на нерв, видят причину биологического действия в теплообразовании. Fry и сотрудники считают, что явление нагрева при влиянии на нервную систему не играет роли. Pohlman с сотрудниками специально изучали вопрос об аддитивности действия ультразвука. По их мнению, последний не обладает свойством аддитивности, т. е. результаты повторных озвучиваний не складываются.
Не отрицая большого значения всех перечисленных данных, необходимо признать, что их очень мало и они не проливают свет на процессы, происходящие в организме в целом. В числе первоочередных вопросов — выяснение особенностей действия ультразвука на различные показатели функционального состояния организма, роли органа слуха, значения аддитивности при повторных озвучиваниях, определение величины пороговых доз. По этим вопросам накоплены экспериментальные данные в физиологической лаборатории Института им Ф. Ф. Эрисмана, изложение которых сообщается ниже.
Источниками ультразвука в работе служили сирены УЗГ-7а и УЗГ-7г. Для получения равномерного озвучивания всей поверхности тела животных помещали в металлический шар диаметром 1 м. Равномерное ультразвуковое поле удалось получить за счет многократного отражения от стенок шара ультразвуковых волн. Уровень силы ультразвука регулировали расстоянием шара от сирены, а также с помощью специальных фильтров. Благодаря этому можно было проводить озвучивание животных при интенсивностях от 80 до 140 дб. Указанные сирены позволяли генерировать ультразвук частотой 54 и 28 кгц. При их работе образовывались слышимые шумы с частотой 600 ец. Интенсивность шумов была невелика, что позволило не учитывать- их. В опыт были взяты кролики и белые крысы. Для оценки биологического действия ультразвука применили методики исследования условнорефлекторной деятельности, биотоков коры головного мозга, безусловных рефлексов, функции щитовидной железы, морфологического состава периферической крови, тканевого дыхания мозга и печени, резервной щелочности крови.
При озвучивании животных ультразвуком разной интенсивности получены различные по силе и знаку сдвиги в изучавшихся физиологических показателях. При интенсивности озвучивания свыше 100 дб установлены их вполне определенные сдвиги. Иной результат получен при озвучивании животных в течение 1—3 часов ультразвуком частотой 54 кгц и интенсивностью 95—100 дб. Как видно из рис. 1, величина скрытого времени у животных сразу после озвучивания осталась в пределах фоновых колебаний, хотя сами колебания, не выходя за пределы фона, увеличились
S2
т
«а зе
32
is гч
г з /
1 О 6 В Г /
г з ш
ose
Рис. 1. Динамика скрытого времени рефлекторных реакций у крыс, озвученных пороговой дозой ультразвука (частота 54 кгц. интенсивность 95—100 ' дб, продолжительность озвучивания 1 час). По оси абсцисс — время наблюдения; / — фон. //—день озвучивания, /II — после озвучивания (в днях); по оси ординат — скрытое время реакции (в з).
Стрелка указывает момент озвучивания.
своей амплитуде. Это обстоятельство говорит о том, что интенсивность облучения ультразвуком в 95—100 дб действительно близка к порогу действия, если не является пороговой при данной области частот. Проверочные опыты по озвучиванию животных других групп при той же интенсивности и продолжительности привели к тем же результатам.
На рис. 2 (кривые 1 и 4) представлена динамика накопления радиоактивного йода в щитовидной железе крыс, подвергшихся в течение 1 часа озвучиванию интенсивностью 80 и 95—100 дб. У контрольных и озвученных крыс кривые накопления близки.
Данные о состоянии тканевого дыхания мозга у крыс после облучения ультразвуком свидетельствуют, что при действии ультразвука интенсивностью 100 дб этот показатель почти не изменен. Однако указанная пороговая интенсивность ультразвука (95—100 дб) не обязательна для всех условий воздействия. Проведенное нами ежедневное озвучивание 6 крыс при интенсивности 95—100 дб, частоте 54 кгц и продолжительности разового озвучивания 1 час, но в течение 15 дней (рис. 3) позволило составить ясное представление о превращении пороговой интенсивности в надпороговую. Если до озвучивания величина скрытого времени у всех подопытных крыс располагалась на уровне
33—40 о, то уже после 3-го повторного озвучивания пороговой дозой этот уровень повысился до
34—48 а и удерживался вплоть до 12-го дня озвучивания, когда обнаружилось укорочение величины скрытого времени до 30—36 а. Проведение на 14-й день двукратного озвучивания вновь удлинило скрытое время до
35—45 ст.
Из описания опыта явствует,
что ежедневные повторные озвучивания подопытных животных пороговой дозой ультразвука вызывают вполне очевидные надпороговые сдвиги в величине скрытого времени. К сказанному следует добавить, что удлинение •однократного озвучивания с 1 до 4—5 часов вызывает у крыс переход пороговой реакции в надпороговую. Эти данные представлены на рис. 2 (кривые 2 и 3), из которого ясна значительная
Рис. 2. Динамика накопления Л131 в щитовидной железе крыс, подвергнутых облучению ультразвуком.
По оси абсцисс — время после введения Л1" (в часах), по оси ординат — процент от введенной дозы.
К, I н 4 {А, Б и В) — соответственно средние данные крыс контрольной группы и животных, подвергнутых часовому озвучиванию ультразвуком с частотой 54 кгц в течение 1 часа при уровнях силы звука 80, 95—100 дб; 2 и 3 (Г и Л) — соответственно средние данные крыс, подвергнутых озвучиванию при тех же условия^ в течение 4 и 5 часов.
разница в характере выведения радиоактивного йода у крыс, подвергшихся 4—5-часовому озвучиванию при интенсивности 80 и 95—100 дб по сравнению с данными озвучивания в течение 1 часа и контролем.
Таким образом, многократное ежедневное и повторное озвучивание интенсивностью 95—100 дб или удлинение однократного озвучивания при той же интенсивности с 1 до 4—5 часов приводит к надпоро-говым сдвигам в исследуемых функциях. Этот факт свидетельствует
Рис. 3. Динамика скрытого времени безусловнореф-лекторных реакций у крыс, подвергнутых многократному озвучиванию ультразвуком в пороговой дозе.
Обозначения те же. что на рис. 1.
прежде всего об аддитивности действия ультразвука на организм. Осо бенно отчетливо суммирование эффекта видно при облучении высокими (надпороговыми) дозами. Так, в результате озвучивания животных при интенсивности 130 дб в течение 3 часов отмечено резкое усиление тканевого дыхания мозга, выраженное почти в 2 раза сильнее, чем при озву чивании только в течение 1 часа (см. рис. 3, кривые 2 и 3).
При уменьшении частоты ультразвука с 54 до 28 кгц сила его воздействия на организм уменьшается, что особенно отчетливо видно при исследовании функции щитовидной железы. Из изменений ее функции следует, что пороговая доза ультразвука при частоте 28 кгц увеличивалась с 95—100 до 125 дб.
При озвучивании животных надпороговой интенсивностью сдвиги в физиологических показателях характеризуются четко выраженной двухфазностью. Это доказали сотрудники лаборатории М. Н. Коновалов — в отношении условнорефлекторной деятельности, И. П. Левши-на — в отношении морфологического состава периферической крови. О. Н. Горбунов — в отношении функции щитовидной железы, Р. М. Ни кольская — в отношении биохимических показателей и С. И. Горшков — в отношении скрытого времени оборонительной безусловнорефлекторной реакции. Первая фаза сдвигов кратковременная, быстропроходящая. вторая же растянута во времени. Заслуживает внимания, что при озвучивании животных ультразвуком той же интенсивности, но при частоте 28 кгц вторая фаза изменений скрытого времени весьма кратковремен-на. Это обстоятельство может быть истолковано как уменьшение силы биологического действия ультразвука при уменьшении частоты с 54 до 28 кгц. Здесь следует добавить, что при воздействии околопороговых интенсивностей ультразвука часто сразу после озвучивания обнаруживается уменьшение скрытого времени, что говорит о стимулирующем действии малых доз.
Мы уже приводили мнение Польмана и др. об отсутствии аддитив ности в действии ультразвука. Наши данные в противовес этому указы вают на.то, что результаты повторных озвучиваний суммируются. Пре вращение пороговой дозы ультразвука в надпороговую при повторных воздействиях (см. рис. 3) или при удлинении времени действия послед них (см. рис. 2) не может быть понято иначе, как результат суммирова ния, т. е. аддитивности в действии ультразвука. Суммация результатов повторных воздействий вполне очевидна и для надпороговых интенсивностей.
Повторные озвучивания приводят к устойчивому удлинению вели чины скрытого времени, в то время как однократное озвучивание по миновании второй фазы сдвига заканчивается возвращением величины скрытого времени к исходному уровню.
Заслуживает внимания вопрос о способе действия ультразвука на организм животных. Проведенные нами опыты с озвучиванием животных ультразвуком частотой 54—28 кгц указывают, что ультразвук оказывает значительное влияние на организм, помимо органов слуха. Так. если, по данным А. В. Бару, ухо кроликов воспринимает звуковые колебания только до 5,2 кгц, а ухо крысы — до 35—40 кгц, то одна из применяемых нами частот ультразвука (54 кгц) находилась за пределами ее восприятия взятыми в опыт животными. Тем не менее ультразвук указанной частоты вызывал серьезные сдвиги в организме. В то же время ультразвук частотой 28 кгц, который воспринимался ухом крыс, вызвал более слабые сдвиги изучавшихся функций. Наконец, в ряде опы тов на животных действовали ультразвуком, защищая их уши специ альными антифонами. И в этом случае мы установили выраженное био логическое действие ультразвука.
Возникает вполне обоснованный вывод, что ультразвук может влиять на организм не только через ухо, но и через всю поверхность
тела, помимо каких-либо специальных рецепторов. В этом выводе ничего неожиданного нет. Ведь действуют же, помимо специальных рецепторов, радиоактивные излучения и электромагнитные волны, однако никто-не сомневается в этом. Ультразвук также относится к таким факторам среды, воздействие которых не обязательно связано с существованием в организме специальных рецепторов.
В наши дни накоплен большой клинический, гигиенический и экспериментальный материал об изменениях в организме, возникающих под воздействием ультразвука. Наряду с этим встречаются высказывания-о том, что при длительных воздействиях ультразвука сколько-нибудь заметных изменений в организме не обнаружено. Возникает необходимость объяснить это несогласие. Известно, что результат целого ряда воздействий зависит от того, было ли оно общим (диффузным) или только локальным. Это общеизвестно в отношении радиоактивного излучения. Сейчас это установлено также в отношении вибрации (А. С. Мель-кумова), есть аналогичные данные в отношении магнитных волн (А. М. Вялов).
Различные результаты воздействия ультразвука в некоторой части наблюдений, по-видимому, связаны с тем, что не учитывают способ-воздействия ультразвука (общее или местное). Все данные получены нами в условиях общего воздействия ультразвука. Ряд указаний на отсутствие изменений в организме при действии ультразвука можно истолковать как результат его местного действия. Так, например, В. М. Григорьева озвучивала в своих опытах ухо исследуемых, поэтому ее данные об отсутствии изменений в организме при действии ультразвука отличаются от результатов, полученных другими исследователями, применявшими такие же параметры ультразвука и получившими вполне определенные сдвиги при общем озвучивании (3. С. Лисичкина).
Нами для изучения подхода к решению этого вопроса в лабораторных условиях были поставлены специальные опыты на крысах. В отличие от прежних экспериментов, при которых крыс озвучивали в металлическом шаре с однородным звуковым полем, животные были подставлены под узкий пучок ультразвука, действовавшего в основном-на область живота. В этом случае изменения величины скрытого времени безусловнорефлекторных реакций оказались выраженными намного меньше. Следовательно, диффузное (общее) и местное воздействие ультразвука оказалось неравноценным. Сказанное выше следует учитывать при гигиенической оценке ультразвука на производстве. Ведь одежда работающих является мощным фильтром, поглощающим ультразвук. Поэтому облучение ультразвуком в производственных условиях в известной мере является местным, так как значительному облучению подвергаются в основном только открытые, не защищенные одеждой участки тела.
Выводы
1. В опытах на животных установлено, что пороговая доза ультра звука по состоянию нервной, эндокринной и кровотворной систем составляет 95—100 дб при продолжительности воздействия 1—3 часа и частоте 54 кгц. Эта пороговая интенсивность становится надпороговой при ее ежедневном применении или удлинении величины ее однократного воздействия до 4—5 часов. По состоянию щитовидной железы пороговая доза при частоте ультразвука 28 кгц составляет 125 дб.
2. Надпороговые дозы ультразвука вызывают в организме двухфазный сдвиг. Первая фаза сдвига кратковременна, она возникает сразу после озвучивания и к концу дня уже исчезает. На 2-й день после озвучивания начинается вторая фаза, растянутая на тем больший срок, чем большая интенсивность ультразвука была применена. При интенсивно-
сти 135—140 дб она продолжается до 3 недель. Для ультразвука частотой 28 кгц характерна слабая выраженность второй фазы сдвига.
3. Результаты повторных воздействий ультразвука суммируются, т. е. биологическому действию ультразвука свойственна аддитивность.
4. Ухо человека и подопытных животных не воспринимает звуковых колебаний высокой частоты. Как показали эксперименты на кроликах и крысах, действие ультразвука вызывает ряд физиологических и биохимических сдвигов. Защита ушей озвучиваемых животных антифонами не приводит к исчезновению биологического действия ультразвука. Снижение частоты ультразвука до воспринимаемой ухом приводит не к увеличению выраженности биологического действия ультразвука, а к его ослаблению. Это так же, как и другие факты, приводит к выводу о возможности действия ультразвука на организм, помимо органа слуха, через всю поверхность тела. Ультразвук так же, как и некоторые другие физические факторы, по-видимому, оказывает действие на организм, помимо специальных рецепторов, которые для них отсутствуют.
5. Для организма животного неравноценно, действует ли ультразвук на какую-то часть тела или в порядке общего озвучивания. Выраженная картина биологического действия ультразвука наблюдается в условиях общего диффузного воздействия ультразвука.
ЛИТЕРАТУРА
Горбунов О. Н. Учен, записки Московск. научно-исслед. ин-та гигиены, 1963. № 11, стр. 91.—Горшков С. И. Там же, стр. 79.—Григорьева В. М. Гиг. труда, 1960, № 10, стр. 35.—Л евши на И. П. Тезисы докл. 8-й научной конференции молодых специалистов Московск. научно-исслед. ин-та гигиены, 1960, стр. 79. — Лисичкина 3. С. Гиг. и сан., 1961, № 1, стр. 23.—Эльпинер И. Е. Бюлл. экспер. биол., 1950, № 9, стр. 208,—Fry W. I.. Tucker D., J. acoust. Soc. Am., 1951, v. 23, p. 627-P о h 1 ш a n R„ Phys. Z., 1939, Bd. 40, S. 159. — S с h m i t z W., Hoffmann D., Acta neuroveg. (Wien), 1952, Bd. 4, S. 99.
Поступила 4/11 1963 r
CERTAIN PROBLEMS OF THE BIOLOGICAL EFFECT OF ULTRASOUND IN CONNECTION WITH ITS USE IN INDUSTRY
S. I. Gorshkov, O. N. Gorbunov, R. M. Nickolskatja
Experiments performed on rats and rabbits demonstrated that ultrasound, which is usually generated under industrial conditions and propagated in the air at a frequency of 54 and 28 c/s, effects the animals at an intensity over 100 decibels (sounded for a period of 1 hr.). Ultrasound of a higher frequency (54 c/s) had a relatively stronger effect on the animals. The effect produced by ultrasound manifested itself in the changes of the nervous system functioning, of the thyroid gland, of the morphological content of the peripheral blood, of the tissue respiration and the blood alkalinity reserve. The special feature of the effect produced by ultrasound on the body manifests itself in the sum total of changes produced by repeated soundings and in the development of the most pronounced disturbances after the irradiation of the whole body surface of the animal
УДК 613.63 : 677.494.6 + 616-057-099
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ПАРЕНХИМАТОЗНЫХ ОРГАНОВ У РАБОЧИХ КАПРОНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
А. А. Баширов
Клиника профзаболеваний Киевского института гигиены труда
Расширение производства синтетических материалов и изделий из них имеет большое значение для удовлетворения нужд народного хозяйства и потребностей населения. Среди большого числа различных
