1. Уникальный источник информации о состоянии человека

Первым медицинским прибором был измеритель темпе­ратуры. Затрачено много времени и сил для того, чтобы установить наиболее информативные места расположения термометра на коже человека. Вспомним, как начинается обследование больного. Врач берет руку больного у запястья и оценивает температуру, влажность кожи на руке, а затем прощупывает пульс. Внешним осмотром тела больного, а следовательно, и его кожи можно сделать заключение о мучающем человека недуге. Осмотром кожи человека врач оценивает степень и глубину ожога. Локальное измере­ние температуры кожи дает представление о характере вос­палительных процессов в организме. Но наиболее важная информация о состоянии человека может быть получена оценкой электрофизических характеристик кожи. Поэтому целесообразно привести хотя бы краткие сведения о коже.

Существование человека, его эволюционное развитие невозможны без непрерывного взаимодействия с внешней средой. Влияние внешней среды на человека в общем случае рассмотрено на примерах действия электрических и магнит­ных полей в главе третьей. Выбор этих параметров не случаен. Энергия любого из внешних факторов так или иначе преобра­зуется в электрическую, которая, взаимодействуя с электри­чеством человека, и обусловливает реакцию человека на действие внешнего фактора.

Преобразование энергии взаимодействующих факторов в   электрическую   подчиняется   определенной  передаточной функции. Основные процессы преобразования, описываемые передаточной функцией, происходят через кожу. Кожа явля­ется источником информации о состоянии органов и тканей человека и в то же время — первозащитной оболочкой чело­века от вредного действия среды.

Кожа, осуществляющая столь сложную связь в системе среда— человек, представляет собой трехкомпонентную структуру, образованную эпидермисом, дермой и подкожной жировой клетчаткой, которые находятся в функциональном единстве. Рисунок 1, на котором приведен увеличенный во много раз фотоснимок поперечного разреза кожи, дает представление об основных размерных соотношениях всех трех ее компонентов. Самым тонким слоем является эпи­дермис. Несмотря на незначительные размеры, он обладает наиболее ответственными функциями — защитной функцией и функцией информации о состоянии органов и тканей. Информация необходима для саморегуляции ряда биофизи­ческих процессов в организме, прежде всего тепловых и био­электрохимических.

Электрофизические свойства кожи давно используются в качестве информатора о состоянии органов и тканей. Гени­ально предвидел роль кожи в регуляторной системе человека И. П. Павлов. В 1928 г. он обратился к автору данной книги и инженеру М. А. Варзанову (впоследствии руководителю крупнейшего научно-исследовательского института) с прось­бой создать диагностический прибор, оценивающий состояние человека и деятельность его отдельных систем по изменению значения электрического сопротивления между двумя элек­тродами, наложенными на тело человека. Предвидя огромное значение электрофизических методов диагностики, И. П. Пав­лов потребовал обеспечить максимально возможную простоту. эксплуатации, надежность и большой ресурс прибора (Очерк "... с полком моих сотрудников". — Нева, 1979, № 3).

Впоследствии этот метод оценки состояния человека получил название реографического. Реография основана на оценке изменения значения полного электрического сопро­тивления между двумя электродами, расположенными на теле больного. С помощью реографии можно оценить функ­цию внешнего дыхания, представить работу системы перифе­рического кровообращения и дать ряд других диагностиче­ских оценок.

Реография знала и периоды удач, когда в ней видели универсальный метод оценки состояния человека, и периоды неудач, когда дело не ладилось и требовались дополнительные решения технических и биофизических задач. Сейчас основой реографического метода является электроизмерительный мост, работающий на постоянном токе в широком диапазоне частот.

Рис. 1 Поперечный разрез кожи

Теперь имеются уже сотни публикаций, посвященных использованию электрических свойств кожи для диагностики ряда заболеваний. Многое сделано в изучении электрофизиче­ских свойств кожи. Установлена полупроводниковая природа кожного сопротивления, выявлено наличие у кожи электрон­ной и ионной проводимости. Результаты исследований рас­ширили наши представления об организме человека в целом, позволили в значительной степени упростить реографические приборы и повысить их информативные возможности.

Следует, однако, признать, что реография в ее классиче­ском виде (как средство оценки состояния человека по зна­чению его полного сопротивления) в известной степени затормозила изучение наиболее информативного и удивитель­ного элемента кожи — эпидермиса, ибо значение эпидермиального электрического сопротивления не выделялось, да существующими методами реографии и не могло быть выделено из общего электрического сопротивления тела человека. Для этого нужна другая приборная техника, иные методы измерения.

Что такое эпидермис? Это — плоский, тонкий, ороговев­ший слой, ведущая в функциональном отношении составная часть кожного покрова. Он представляет собой пограничную ткань с многообразными сложными барьерно-информативными функциями. Одна из основных функций эпидермиса — защита от проникновения в организм чужеродных, не свой­ственных ему микробов, аэрозольной пыли. Он способствует защите тканей и органов от проникновения ультрафиолето­вого и коротковолнового рентгеновского излучения и т.д. Своими поровыми железами эпидермис регулирует водный обмен и участвует в стабилизации теплового обмена. Струк­турные особенности эпидермиса обеспечивают ему высокую упругость, эластичность. Он имеет большую механическую прочность, что позволяет ему выдерживать большие механи­ческие нагрузки в виде ударов, трения и растяжения. Обладая высокими регенерирующими свойствами, эпидермис спосо­бен к быстрому восстановлению при различного рода повреж­дениях. Благодаря удивительным и многообразным видам электрической проводимости он имеет исключительно высо­кую рецепторную защитную способность.

В первой отечественной монографии, посвященной эпидер­мису, И. Н. Михайлов, ее автор, убедительно показывает топографическую связь отдельных участков эпидермиса со всеми органами человека. Основой этого утверждения являются убедительные результаты физиологических исследо­ваний и установление эмпирических закономерностей. В эпи­дермисе находятся акпунктурные зоны — точки и участки кожи, обладающие отличными от основного состава эпидер­миса видами проводимости. Подчеркиваем, что проводимость отдельных акпунктурных зон весьма различна, различны и их свойства. Через акпунктурные зоны (точки) в основном и осуществляется связь эпидермиса с внутренними органами. Возникновение электрической цепи через область эпидермиса в акпунктурных зонах может привести к смертельному исходу даже при очень маленьком напряжении. В то же время эти зоны широко используются в игло- и электротерапии для лечения заболеваний, прямо или косвенно связанных с центральной нервной системой, а также с жизненно опреде­ляющими подсистемами человека.

Накопление фактического материала по результатам исследований эпидермиса значительно опережает биофизи­ческое обобщение. Но даже в этих условиях открываются исключительные возможности для использования свойств кожи, в частности ее электрофизических характеристик, для диагностики заболеваний и их терапии. Так, изменение по­верхностного и полного электрического сопротивления кожи имеет бесспорное диагностическое значение. В терапевтиче­ском отношении эпидермис представляет двойной интерес: с точки зрения ввода лекарственных соединений через кожу и воздействия на центральную нервную систему через акпунк­турные зоны.

Использование свойств эпидермиса в медицине началось давно; оно имеет своеобразную историю с не совсем обыч­ным началом. Описанию этого начала посвятим следующий параграф.

2. Прием лекарства через кожу

Кожа человека не только позволяет врачу оценить состо­яние человека, но и через нее можно ввести больному лекар­ства. Мы привыкли принимать лекарства через рот. Не удив­ляемся и введению лекарств в тело человека посредством шприца. Но, оказывается, их можно вводить и через кожу. Такой ввод лекарств очень эффективен, полезен и совсем не сложен. К подобному методу люди привыкают, например, при физиотерапии. Давайте ознакомимся с секретом этого метода.

Вспомним то место книги, где говорилось об ионной проводимости. Особенностью движения зарядов, характери­зующей этот вид проводимости, является перенос вещества. Схема движения зарядов такова. Вещество находится в иони­зированном состоянии. Атом или молекула вещества либо имеют лишний электрон, либо им электрона недостает. Под влиянием приложенного напряжения отрицательно заряжен­ные ионы (катионы) начинают перемещаться по телу чело­века к электроду — аноду, к которому подключен положи­тельный источник напряжения; положительно заряженные ионы (анионы) начинают перемещаться к отрицательному электроду— катоду.

Для перемещения в растворе 1 г-экв вещества (грамм-эквивалент численно равен химическому эквиваленту ве­щества, т. е. отношению атомной массы к валентности) требуется одно и то же количество электричества (около 100 000 Кл). Электролитический способ перемещения веще­ства используется в одном из старейших средств лечения, называемом электрофорезом или ионофорезом. Ионная и комплексная проводимость биологических объектов, хотя и соответствует элементам общих законов Фарадея, значи­тельно сложнее их, и реакция биологических объектов на проходящий поток зарядоносителей многообразнее. Но и здесь выручает накопленный десятилетиями опыт ввода в организм лекарственных соединений путем электрофореза.

Способы проведения этой процедуры отличаются друг от друга по приемам ввода, по местам расположения элек­тродов и, конечно, по составу лекарственных соединений. Широко применяется ввод лекарственных веществ через руку или ногу (рис. 2). Он заключается в следующем. Руку или ногу помещают в ванночку, заполненную раствором лекарственного соединения. Один из электродов опускают в ванночку, второй накладывают на конечность, выше места погружения руки или ноги в ванночку. При электрофорезе с помощью ванночек чаще всего используют угольные элек­троды. При таких электродах в лекарственный раствор попа­дает минимальное количество загрязнений, появляющихся в процессе прохождения тока за счет тех или иных примесей.

Рис.   2. Электрофорез   лекарственных   веществ   с   использованием ванны с угольными электродами

Наиболее распространен способ электрофореза, при кото­ром электроды, представляющие собой эластичные металли­ческие пластины, накладывают непосредственно на тело. Между телом и электродом прокладывают фланель или бязь, обезжиренную кипячением, марлю, а иногда просто фильтро­вальную бумагу. Прокладку пропитывают лекарственным раствором, электроды подключают к источнику постоянного тока, и процесс ввода лекарств начинается. Материалом для электрода может служить платина, золото, серебро, латунь, алюминий, свинец. Выбор металла обусловлен составом лекарственного соединения: входящие в него вещества должны быть инертны по отношению к данному металлу. Наиболее часто используют листовой свинец, покрываемый иногда тонким слоем олова. Листовой свинец удобен: он легко принимает форму поверхности тела человека, на кото­рую накладывается; его легко можно резать ножницами, придавая электроду любую форму. Толщина электродов 0,5-1,0 мм.

Электроды не должны иметь острых углов, заусениц, вмятин, ибо распределение плотности тока в этом случае будет неоднозначным, а в некоторых случаях даже опасным. Площадь электродов, используемых при электро­форезе, находится в пределах от 15—20 до 200-300 см². Опытным путем установлены оптимальные значения плот­ности тока, равные 0,03—3 мА/см². Если площади поверх­ностей анода и катода различны, плотность тока в цепи уста­навливается    по    наименьшему   электроду.   Лимитируется и общее значение тока в цепи — оно не должно превышать 40-50 мА. При больших поверхностях электродов токи мо­гут быть значительно меньше. Напряжение, при котором производится электрофорез, составляет 15—20 В. Курс лече­ния - до 15 сеансов, время каждого сеанса 1—15 мин.

С помощью электрофореза в организм через кожу вво­дятся антибиотики, йодистые препараты, разные сложные лекарственные соединения. Дей­ствуют эти соединения на организм человека иначе, чем при других способах их введения (пилюли, микстуры, внутримышечная или внутривенная инъекция). И вот почему. Лекарственные соединения, вводимые с помощью постоянного тока через кожу, оказывают общее действие на весь организм. Накап­ливаемые в кожных покровах ле­карственные соединения вызывают раздражение нервных окончаний. Они раздражаются непосредственно вводимыми химическими соедине­ниями и электрическим током. По-видимому, идет перестройка электропроводности под действием тока. В то же время лекарственные соединения с током лимфы и крови всасываются в капилляры и разно­сятся через эти системы по всему организму, оказывая действие на ткани,    наиболее    чувствительные к данному веществу. Таким образом, общее действие лекар­ственного вещества при электрофорезе складывается из рефлекторных и гуморальных явлений. Подбором соответствующих лекарственных соединений, подбором режима тока можно получить преимущественное действие того или другого механизма (рефлекторного или гуморального). Глубина проникновения лекарства в живую ткань достигает   1—1,5 см, для неживой ткани она другая.

Из работ Н. Д. Троицкой, посвященных действию тока на кожу, можно сделать крайне интересные выводы. Объек­том изучения у нее были морские свинки, кожа которых по структуре близка к коже человека.

Рис.    3.    Электрофорез при использовании накладных электродов

Электрофорез на мертвом животном протекает по схеме обычного электролиза слож­ного соединения, и даже глубина проникновения поддается расчету. Электрофорез на живом животном сопровождается сложнейшими реакциями всего организма, и здесь лишний раз хочется подчеркнуть, что у живого животного идет более сложная перестройка электрических параметров и характе­ристик.

Рис. 4.  Схема опыта, показывающего роль полярности электродов (при полярности, показанной на рисунке, гибнет левый кролик)

Вот почему действие лекарственного соединения, вводимого   через   лапку   животного,  наблюдается   на  всех участках тела, в то время как его действие на мертвом живот­ном обнаруживается в относительно небольшой подэлектродной зоне, ибо далее плотность тока уменьшается и проявление его практически незаметно. 

Огромное значение имеет полярность тока. Интересный при­мер действия тока различной полярности приводит А. П. Пар­фенов. На тело двух кроликов с обеих сторон наложены проводящие прокладки, смоченные стрихнином и хлористым натрием. С левой стороны тела прокладка у одного из кроли­ков смочена стрихнином, а у другого — хлористым натрием. Оба кролика включены . последовательно в общую цепь. У одного кролика к электроду с прокладкой, пропитанной стрихнином, подключен источник питания положительным полюсом, у второго — отрицательным. В момент включения цепи погибает кролик, у которого источник положительным полюсом подключен к электроду с прокладкой, пропитанной стрихнином. При изменении полярности в общей цепи поги­бает другой кролик. Схема опыта представлена на рис. 4.

Любопытна такая новинка, как магнитофорные апплика­торы, уже начавшие прокладывать себе путь в медицинскую практику.   Небольшая    пластинка,   создающая   постоянное магнитное поле, будучи приложена к больному месту, улуч­шает его кровоснабжение, оказывает противовоспалительное и болеутоляющее действие, помогает при лечении заболеваний периферической нервной системы, опорно-двигательного аппарата, вен, костей, суставов и мягких тканей.

В этой главе лишь на некоторых примерах показано ис­пользование присущего живому организму электричества: как помощника врача при установлении диагноза (состояние человека определяется по изменению электрической актив­ности сердечной мышцы) и как непосредственного средства лечения (эффект в этом случае обусловлен взаимодействием внешнего электрического тока и поля с электрическими токами и полями, присущими живому организму). Подобных примеров можно привести значительно больше. Исследования в этом плане продолжаются.

3. О чем может поведать электрическое сопротивление эпидермиса

Летом 1936 г. на одной из подстанций Ленэнерго оборвался...
 
   Читать далее >>