Глава II. ТЕРМОДИНАМИКА

§ 3. Термодинамические методы лечения в ветеринарии

Поддержание постоянной температуры тела у птиц и млекопитающих осуществляется через центр терморегуляции в гипоталамусе1. Температурными датчиками системы терморегуляции служат специальные рецепторы в коже и некоторых слизистых оболочках. При изменении температуры эти рецепторы сигнализируют в центральную нервную систему о направлении и интенсивности теплового потока. Если тепловой поток от организма во внешнюю среду увеличивается, то возникает ощущение холода с ответными реакциями со стороны различных органов. И наоборот.

Основное участие в теплообмене принимает кожа, поэтому, воздействуя на нее теплом или холодом, можно в определенной степени влиять на теплообмен и общий обмен веществ, что имеет существенное терапевтическое значение. Так, под действием тепла усиливается потоотделение, которое способствует повышению теплоотдачи и выведению из организма вредных и токсичных продуктов метаболизма. А при общих раздражениях холодом увеличивается число форменных элементов крови и количество гемоглобина. Поэтому так полезны процедуры с холодным душем.

При проведении тепловых процедур с животными применяют вещества, имеющие значительный запас внутренней энергии, которая медленно передается телу животного путем теплопроводности. Поэтому такие вещества должны иметь большую теплоемкость и сравнительно малую теплопроводность, см. таблицу.

	Вещество	Удельная теплоемкость,	Коэффициент теплопровод-
		Дж/(кг·К)	ности, Вт/(м·К)
	Вода	4190	0,58
	Иловая грязь	2090	0,70
	Торф	3850	0,42
	Глина	2100	0,72
	Парафин	3230	0,23
	Озокерит	3350	0,15
	Церезин	3270	0,20

Воду применяют в виде общих и местных обливаний, ванн, согревающих компрессов и душей.

Грязе- и торфолечение сельскохозяйственных животных применяется при хронических воспалительных процессах в мышцах, суставах, сухожилиях, при ревматизме и др. Кроме теплового эффекта этот вид лечения оказывает механическое воздействие (массаж), а содержащиеся в лечебной грязи различные химические вещества могут всасываться кожей или слизистыми оболочками и создавать дополнительный терапевтический эффект.

1 Отдел промежуточного мозга, в котором расположены центры вегетативной нервной системы.

14

Маститы и некоторые гинекологические заболевания у коров лечат наложением парафиновых или озокеритовых аппликаций1 на поясничнокрестцовую область. В этой области находятся нервные стволы, иннервирующие вымя, и нескольких аппликаций, как правило, достаточно для значительного улучшения состояния животного. При остывании парафина выделяется большое количество тепла, которое вследствие малой теплопроводности долго передается тканям животного. При остывании парафин сжимается и равномерно сдавливает ткани животного, устраняя избыточное расширение кровеносных сосудов. Поэтому парафино- и озокеритолечение широко применяют в ветеринарной практике.

1 Аппликация – физиотерапевтическая процедура наложения на участок поверхности тела лечебной грязи, парафина, озокерита и т.п.

15

Глава III. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

§ 4. Физические основы электрокардиографии

Как и большинство органов, сердце обладает электрической активностью. В момент возбуждения клетки сердечной мышцы генерируют биопо-

тенциалы, так, что на одном конце сердца преобладает положительный заряд (верхушка сердца), а на другом – отрицательный (основание сердца). Своеобразный диполь с дипольным моментом p . Электрическое поле сердца соз-

дает потенциалы в разных точках тела. Их можно обнаружить, приложив
электроды к поверхности тела: область груди, область сердца, конечности,
хвост. Как правило, разность биопотенциалов сердца снимают между двумя
	I		вершинами треугольника, внутри которого находится
ϕпп	–	ϕлп	сердце (треугольник Эйнтховена1, рис. 5). Например,
			между левой передней (верхней) конечностью ЛП и
	p
		+	правой передней (верхней) конечностью ПП, или
	II	III	межу левой задней (нижней) ЛЗ и правой передней
			конечностями, или между левой задней и левой
			передней конечностями. Таким образом, имеется
	Рис. 5	ϕлз	три основных отведения с разностями потенциалов
			Δϕ1 = ϕлп – ϕпп, Δϕ2 = ϕлз – ϕпп, Δϕ3 = ϕлз – ϕлп.

Разность потенциалов от электродов в каком-либо отведении через усилитель записывается на движущуюся ленту кардиографа или на компьютер с выводом на экран. Полученная кривая – электрокардиограмма – график зависимости разности потенциалов в выбранном отведении от времени. Нормальная ЭКГ человека и высших животных состоит из отдельных зубцов и интервалов между ними (рис. 6). Смысл этих зубцов следующий. Зубец P отражает возбуждение правого и левого предсердий. Комплекс зубцов QRST отражает возбуждение желудочков в момент их систолы, причем интервал Q – T почти совпадает с длительностью механической систолы. Величины зубцов и интервалов у здоровых людей и животных установлены точно, и по их отклонениям можно судить о нарушении работы отделов сердца. Поэтому электрокардиография – незаменимый метод физиологических и клинических исследований, применяющийся в медицине и ветеринарии с целью определения сердечной деятельности у людей и животных в связи с их адаптацией, тренингом, возникновением болезней и изучением обмена веществ.

Δϕ2, мВ		R	II
	P		T
	Q		t, с
		S

Рис. 6

1 В. Эйнтховен, нидерландский физиолог.

16

§ 5. Электрофизиологические процедуры на постоянном токе
Ткани животных содержат большое количество воды и растворенных в
ней веществ (внутриклеточная и внеклеточная среда) и могут условно счи-
таться электролитами. А клеточная мембрана, состоящая из		C	R1
двойного липидного слоя, – это диэлектрик. В электриче-
ском поле происходит поляризация мембраны, поэтому ее
можно представить как конденсатор. Приближенная эквива-			R2
лентная электрическая схема живой ткани изображена	на		Рис. 7
рис. 7. При физиотерапевтических процедурах сопротивле-
ние1 составляет от 100 Ом до 100 кОм, а емкость ~ 0,01 мкФ. Высокая поля-
ризационная емкость – характерное свойство живых неповрежденных кле-
ток и тканей.
Если электроды, соединенные с источником тока, наложить на поверх-
ность тела (рис. 8), то основное сопротивление электрическому току создаст
зона контакта: слой кожи и подкожной жировой клет-		E
чатки. Через кожу ток проходит преимущественно по			A
каналам потовых и сальных желез. Тонкая, увлажнен-			R
ная и особенно с поврежденным эпидермисом кожа
намного лучше проводит ток, чем сухая, огрубевшая.		Рис. 8
Пройдя через слой кожи, ток далее разветвляется и че-
рез ткани проходит множеством параллельных ветвей (петли тока) по путям
с наименьшим электрическим сопротивлением. Такими путями являются
скопления тканевой жидкости, сосуды, оболочки нервных стволов. Часто
петли тока в организме захватывают области, весьма отдаленные от места
наложения электродов. Живые организмы очень чувствительны к действию
постоянного тока. Например, безопасный ток через тело человека не превы-
шает 1 мА, а ток в 100 мА приводит к серьезным поражениям организма. Для
лошадей и коров этот порог порядка 300 мА. Механизм поражения электри-
ческим током до конца не изучен2, тем не менее, особо уязвимыми считаются
нервная и кровеносная системы: раздражается и перевозбуждается нервная
система; увеличивается кровенаполнение мозга и внутренних органов, воз-
никают точечные кровоизлияния, отеки из-за повышенной проницаемости
сосудов, поражение мышцы сердца. Кроме того, в результате электролиза
при длительном пропускании постоянного тока через организм, из тканей
выводятся ионы натрия и хлора.

1Сопротивление тела человека от конца одной руки до конца другой при сухой неповрежденной коже около 1,5 кОм. Для тонкой или увлажненной кожи сопротивление меньше.

2Опасными и смертельными могут оказаться значительно меньшие величины тока. С другой стороны, напряжения в тысячи вольт (считается, что безопасное напряжение для сырого помещения 12 В, для сухого 36 В) и токи в несколько ампер могут оказаться несмертельными. Эта парадоксальная ситуация объяснения пока не имеет.

17

Постоянный электрический ток активно применяется в медицине и ветеринарии. Приведем несколько примеров.

1. Диагностика тканей и органов.

Величина удельного сопротивления тканей или органов очень чувствительна к их физиологическому состоянию: при воспалительных процессах их удельное сопротивление существенно меняется. Погибшие ткани также имеют другое удельное сопротивление. Это свойство используется в диагностических медицинских и ветеринарных приборах. Кроме того, измерения удельного сопротивления участков кожного покрова животных и человека используются для нахождения биологически активных точек. Это зоны площади 0,5-1 мм2, имеющие аномально низкое электрическое сопротивление относительно соседних зон.

2. Гальванизация.

Это метод физиотерапии, когда на организм больного действуют постоянным током малой величины. При гальванизации в области анода происходит понижение возбудимости кожных рецепторов, а в области катода – повышение. Электродами обычно служат свинцовые пластинки толщины 0,5 мм (мягкие – можно добиться плотного прилегания к поверхности). Продукты электролиза NaCl (всегда имеется в тканях), NaOH (образуется на катоде) и HCl (образуется на аноде) обладают прижигающим действием. Поэтому под электроды обязательно помещают прокладку из ткани, смоченную водой или физиологическим раствором (глюкозы). Величина тока не должна превышать 10-300 мА в зависимости от чувствительности животных к постоянному току: от кошек и собак до лошадей и коров.

Под влиянием гальванического тока улучшаются кровообращение и обменные процессы в тканях. Гальванизация улучшает деятельность нервной системы, оказывает болеутоляющее действие, ускоряет процессы регенерации (восстановления) нервных волокон и других тканей. В связи с этим данный метод применяют при поражениях отделов периферической нервной системы, головного и спинного мозга, а также воспалениях суставов.

Широкое применение в лечебной практике имеют постоянные пульсирующие токи, то есть гальванические токи с определенной длительностью импульса и паузы1, рис. 9. Постоянные пульсирующие токи с частотами 50 и

I, мА

I0

0

t, с

Рис. 9

1 Импульсы близкие по форме к прямоугольным: есть ток – нет тока. Строго говоря, в целом такой ток нельзя считать постоянным.

18

100 пульсаций в секунду (токи Бернара1) обладают болеутоляющим действием, способствуют улучшению кровообращения и питания тканей. Эта процедура применяется для лечения травм, хронических заболеваний суставов и радикулитов.

3. Электрофорез.

Электрофорезом лекарственных веществ называют способ введения в

организм лекарственных препаратов через кожу или слизистые оболочки. Вводятся только препараты, образующие в воде заряженные частицы: ионы (ионофорез) или коллоидные частицы (собственно электрофорез), диссоциирующие в воде на ионы. В отличие от гальванизации при проведении электрофореза прокладку между кожей и электродом смачивают не водой, а раствором лекарственного препарата. Под действием электрического поля электродов начнется движение заряженных частиц в соответствии с их полярностью. При этом обязательно учитывают знак заряда действующего начала препарата2. Например, в растворе калиевой соли ампициллина образуются катион калия и анион действующего начала ампициллина. Препарат следует поместить под катод, – тогда он будет активным: калий останется на катоде, а лечебный анион войдет в организм.

Электрофорез применяется для лечения различных заболеваний, например, мастита у коров введением в вымя ионов йода, переломов костей введением в область перелома ионов кальция, некоторых нарушений работы щитовидной железы введением в область шеи ионов йода и др. В отличие от внутримышечных инъекций этот метод практически безболезненный и позволяет доставлять препарат в нужный орган, а протекающий во время процедуры ток оказывает стимулирующее действие (гальванизация).

Кроме того, электрофорез применяется как вспомогательный метод в молекулярной генетике и генетической инженерии. Например, при ДНКдиагностике (выявление родства, наследственных заболеваний, идентификация личности и т.д.). Вначале необходимо многократно (до 107 раз) умножить (амплифицировать) желаемые фрагменты ДНК. Это позволяет сделать метод полимеразной цепной реакции (ПЦР): сначала специальные молекулыпраймеры присоединяются к ДНК на концах фрагмента, подлежащего амплификации, затем ДНК-полимераза начинает размножать выделенные фрагменты. После каждого цикла размножения количество фрагментов удваивается, возрастая в геометрической прогрессии. Наличие электрического заряда на поверхности ДНК позволяет выделить и упорядочить такие фрагменты в электрическом поле (при электрофорезе). Методом ПЦР совместно с электрофорезом изучают генотипы живых организмов и человека. Этими методами удается обнаружить даже единственную ДНК, например, вируса и соответственно выявлять многие болезни. Приведем два примера.

1К. Бернар, французский физиолог.

2ион препарата, который нужно ввести в организм

19