Материал и методы исследования

В работе изучались эргономические и защитные характеристики взрывозащитных костюмов сапера и противоминной обуви, определялись величины пороговых значений повреждающих факторов взрыва действующие на человека, защищенного средствами бронезащиты сапера, исследовались функциональные и морфологические проявления контузионной травмы (табл.1).     

Таблица 1

Общий объём экспериментального исследования

Вид исследования	Объект исследования	Кол-во объектов и исследований
Изучение эргономических характеристик взрывозащитных костюмов сапера и противоминной обуви	саперы-испытатели	12
Определение тяжести контузионной травмы при воздействии избыточного давления	антропоморфный манекен из баллистического мыла и экспериментальное животное	16
Измерение параметров ударных ускорений действующих на голову при дистантных подрывах	антропоморфный манекен с жесткой фиксацией деревянной головы	8
Изучение физиологических реакции на фугасно-осколочное действие	экспериментальное животное	8
Определение границ травмобезопасности человека и изучение защитных свойств ПМО при контактном подрыве	механическая модель нижней конечности и нижняя конечность биоманекена человека	8
Изучение морфологических особенностей минно-взрывных повреждений	нижняя конечность биоманекена человека и экпериментальное животное	12
Рентгенологическое исследование	нижняя конечность биоманекена человека и экспериментальное животное	32
Секционное исследование	экспериментальное животное	8
Гистологическое исследование	экспериментальное животное	15
Всего исследований		119

Для исследования эргономических свойств взрывозащитных костюмов и противоминной обуви были привлечены профессиональные саперы в количестве 6 человек (каждый опытный образец испытывало три человека). Саперы проводили инженерную разведку на пересеченной местности с различными типами грунтов и покрытий (асфальт, грунтовая дорога, глина, песок, луговина) на наличие противопехотных мин (ППМ). Исследования проводились в течение 12 дней при следующем режиме работы сапера: 50 минут движения по местности в темпе 2-3 км/час отдых в течение 10 минут; после 4 часов испытаний - часовой отдых (ВЗК и ПМО при этом снимались); общее время работы в день - не более 7 часов.    

Эргономические свойства оценивались по 7 позициям: удобство надевания (снятия) образцов СИБ сапера; объем движений конечностей в суставах; удобство выполнения работы; возможность передвижения по пересеченной местности; возможность самостоятельного подъема на ноги в случае падения; возможность длительного нахождения в положении сидя на корточках; влияние СИБ на физиологическое состояние сапера-испытателя.                                     

В заключении саперы давали субъективную оценку эргономических свойств исследуемых образцов взрывозащитных костюмов по пятибалльной шкале  (5 - не вызывает никаких неудобств; 4 - вызывает незначительные неудобства; 3 - создает некоторые затруднения в работе; 2 - создает значительные затруднения в работе; 1 - непригоден для работы).

При исследовании защитных свойств было выполнено 2 серии экспериментальных подрывов.

В серии с дистантными подрывами ВВ массой 1,5 и 2,0 кг в тротиловом эквиваленте, помещалось в металлическом стакане с толщиной стенок 4 мм. В качестве экспериментального материала были выбраны: крупные животные (свиньи) и антропоморфный манекен тела человека, выполненный из баллистического мыла.

Проведение экспериментов осуществлялось в строгом соответствии с требованиями законодательных и нормативных документов РФ, рекомендациями ВОЗ и директивами ЕС, согласовывая свои действия с независимым этическим комитетом ВМедА им. С.М.Кирова, протокол №102 от 13 июля 2010г.

В серии с контактными подрывами, заряд массой 50 г в тротиловом эквиваленте размещался под стопой механической модели или стопой биоманекена, защищенных противоминной обувью. В качестве экспериментального материала были использованы: механическая модель ноги человека и совершенно необходимым звеном ввиду неповторимости особенностей анатомического строения ноги человека (стопы, голеностопного сустава и голени) использовались нижние конечности биоманекенов (хирургически ампутированные нижние конечности трупов мужчин в возрасте 23-45 лет, не имевших костной патологии и заболеваний кожи).

В качестве средств защиты использовались: в серии с дистантными подрывами, взрывозащитный костюм "Доспехи-КП" в штатной комплектации (ВЗК-1) и взрывозащитный костюм оснащенный опытным образцом комплекта защитных структур "Волан" повышенной осколочной стойкости (ВЗК-2); в серии с контактными подрывами, образцы противоминной обуви отечественного и зарубежного производства, предназначенные для защиты нижних конечностей сапера - так называемые "сапоги Шаповалова" (ПМО-1) и противоминная обувь сапера вооруженных сил (ВС) Франции (ПМО-2).

В целях изучения защитных свойств СИБ сапера от действия взрыва, при дистантных подрывах проводили измерения избыточного давления во фронте ВУВ и в подкостюмном пространстве, фиксировали с помощью сферических пьезоэлектрических датчиков давления типа ПД7-1,5М.

Регистрация ударных ускорений действующих на голову антропоморфного манекена при дистантных подрывах и модель нижней конечности при контактных подрывах, осуществлялась с помощью трехосевого акселерометра (вибропреобразователя) АР 2038.

Перегрузки, измеренные на голове антропоморфного манекена оценивались на их допустимость для человека с использованием "кривой Патрика" в координатах "перегрузка-время" (Рабинович Б.А., 2007).

В первой серии экспериментального исследования было выполнено 16 дистантных подрывов (8 антропоморфных манекенов и 8 животных, по четыре животных с использованием ВЗК-1 и ВЗК-2 при различных условиях подрыва).

За 20 минут до проведения эксперимента животное погружалось в наркоз путем внутримышечного введения 10 мг/кг раствора "Золетил-100". Указанная доза препарата обеспечивала надежное обездвиживание, контролем глубины наркоза служила выраженность роговичных, мигательных рефлексов и тонус скелетных мышц.

После подрыва и извлечения животного из ВЗК производился внешний осмотр, в ходе которого оценивались окраска кожного покрова, характер внешнего дыхания, аускультативные изменения в легких и в брюшной полости, реакция на боль. Оценивались поведенческие реакции: двигательная активность, отношение к пище. Для определения локализации повреждений, полученных животными при экспериментальных подрывах, в первый час после подрыва выполнялась обзорная рентгенография грудной и брюшной полостей.

С целью контроля жизненно важных функций организма и последующей оценки тяжести состояния проводился мониторинг физиологических показателей. Исследования, выполнялись четырежды: непосредственно перед экспериментальным подрывом, сразу после него, а также через час и первые сутки.

Частота сердечных сокращений (ЧСС), частота дыхательных движений (ЧДД) и уровень насыщения гемоглобина кислородом (Sat O2) измерялись при помощи кардиомонитора SIEMENS SC 6002 XL. Электрокардиограммы регистрировали в трех стандартных отведениях (I, II, III) при помощи цифрового кардиографа "Cardio-3" (Россия) с помощью игольчатых электродов, введенных подкожно.  Интегральная оценка вегетативной нервной системы проводилась методом вариационной пульсометрии с помощью программно-аппаратным комплексом "Мицар-РЕО".

При оценке тяжести полученных подопытными животными минно-взрывных повреждений ориентировались на классификацию М.В. Тюрина (2000) степени тяжести контузионной травмы внутренних органов подопытных животных, возникающей под воздействием воздушной ударной волны. Для определения тяжести состояния использовалась шкала ВПХ-СП (био), адаптированная М.В. Сохрановым (2006) к работе с животными.

После завершения функциональных исследований животных выводили из опыта и проводили секционное исследование, которое включало в себя: анализ повреждений кожи, ребер и мышц, состояние органов грудной и брюшной полостей,  обширность и выраженность повреждений груди и живота, производилось изъятие материала для гистологического исследования. Участки внутренних органов фиксировали в 10% растворе формалина и в дальнейшем изготавливали гистологические препараты, окрашивали гематоксилин-эозином.

Во второй серии экспериментов было выполнено 8 контактных подрыва (по четыре с механической моделью нижней конечности и нижней конечностью биоманекена человека). При исследовании особенностей повреждения на объект исследования надевали образец противоминной обуви: штатную обувь военнослужащего (сапоги или "берцы") и "сапог Шаповалова", а также защитную обувь сапера ВС Франции. Затем производилось нагружение конечности массой 35 кг (мешок с песком), что соответствует средней массе тела человека, которая приходится на одну ногу.

В целях изучения защитных свойств ПМО фиксировали значения вертикальных ударных ускорений (g) воздействующих на нижнюю конечность при подрыве, датчик ударных ускорений трехосевой акселерометр устанавливался на пятке нижней конечности.

После выполнения экспериментальных подрывов нижние конечности биоманекенов извлекались из ПМО. Далее проводился их внешний осмотр, фиксировались все повреждения кожного покрова и мягких тканей. Изменения в костно-суставном аппарате (голеностопном отделе и стопы) определялись рентгенографическим исследование голеностопного отдела в прямой и боковой проекции и стопы в прямой проекции и проекции "три четверти".

Оценку тяжести контактного взрывного повреждения проводили на основании полученных данных по методике объективной оценки тяжести травм, шкалы ВПХ-П(МТ) (Указания по военно-полевой хирургии …, 2000).

Все данные, полученные в ходе исследований, оформлялись в виде протоколов с приложением необходимых документальных материалов (фотографий, рентгенограмм и др.).

Полученные данные заносились в карты для статистической обработки материала. Анализ информации осуществлялся на персональном компьютере AMD K6 – 1600+ Athlon. Цифровые данные были сформированы по группам и подвергнуты математико-статистическому анализу. В соответствии с решаемыми задачами использованы методы, реализованные в системе программ для статистической обработки данных Statistica 6.0 для Windows.