Читать книгу Общая и военная гигиена - Коллектив авторов - Страница 32

Действие слышимого звука. Негативное воздействие акустической энергии в слышимом диапазоне частот (шума) на человека проявляется большим разнообразием: от субъективного раздражения до объективных функциональных и морфологических изменений в отдельных органах и организме в целом. Все проявления этого воздействия принято подразделять на две группы: специфические, касающиеся органа слуха, и неспецифические, возникающие в других органах и системах.

Неблагоприятное воздействие шума на слуховую систему, обусловлено:

Во-первых, нарушением восприятия полезных слуховых ощущений. Это выражается в затруднении получения и передачи необходимой информации. Снижение разборчивости (внятности) речи и других сигналов, значимое как в повседневной жизни, так и при многих видах профессиональной деятельности, обусловлено эффектами их маскировки шумом и тесно связано с его интенсивностью и спектральным составом. Установлено, что шум интенсивностью свыше 70 дБА нарушает разборчивость речи на 20–50 %. Шум затрудняет самоконтроль человека за характеристиками воспроизводимых им звуков (пение, игра на музыкальных инструментах, пользование радиотелефоном и др.). Акустические помехи ухудшают определение положения источника звука в пространстве и расстояние до него, сравнение звуков, особенно используя звуковую память, и пр.

Во-вторых, следствием отрицательного действия звуковых колебаний может быть нарушение слуховых функций уха, к которым относят анализ частоты звука (высоты тона) и его интенсивности. Это выражается в виде временной или постоянной потери слуха. При воздействии шума, превышающего 140 дБА, даже в течение коротких промежутков времени наступает повреждение (разрыв) барабанной перепонки, при 130 дБА возникает острая боль. У большинства людей опасность повреждения слуха при длительном воздействии шума возникает при его интенсивности 90 дБА, а у некоторых – даже при 85 дБА.

Наиболее характерным проявлением действия звуковой энергии на орган слуха является временное смещение порога (ВСП) слуховой чувствительности. Кратковременное снижение остроты слуха не более чем на 10–15 дБ под воздействием шума с полным восстановлением в течение 2–3 мин после его прекращения расценивается как адаптация слухового анализатора – нормальная физиологическая реакция организма на шум.

Аккомодация слухового органа к слишком сильным звукам (главным образом басовой зоны) осуществляется преимущественно при участии мышц среднего уха (m. tensor tympani и m. stapedius). Рефлекторное сокращение этих мышц наступает через 10 мс после начала сильного звука и ограничивает амплитуду движений в цепи слуховых косточек. Этим внутреннее ухо предохраняется от перегрузок звуковым давлением. При сильных мгновенных раздражениях (удары, взрывы и т. д.) этот защитный механизм не успевает ответить, что может привести к нарушениям слуха (например, у взрывников и артиллеристов). Кроме того, падение слуховой чувствительности происходит за счет чрезмерного раздражения определенных зон ретикулярной формации среднего мозга, которая приводит к угнетению вызванной звуком активности улиткового ядра и слуховой зоны коры головного мозга.

При продолжительном и интенсивном воздействии шума ВСП слуховой чувствительности может быть более 15 дБ и не восстанавливаться в дальнейшем за 2–3 мин. В этом случае наступает состояние утомления слухового анализатора, являющееся также обратимой физиологической реакцией. Длительное действие интенсивного шума, приводящее к кумуляции эффекта утомления, когда восстановление исходной слуховой чувствительности к началу следующего шумового воздействия не происходит, в конце концов, приводит к необратимым изменениям – постоянному смещению порога (ПСП) слуховой чувствительности, т. е. к глухоте. Стойкая потеря слуха является уже результатом метаболических и структурных изменений в сенсорных клетках кортиева органа.

Таким образом, систематическое воздействие сильного шума, особенно когда очередное воздействие происходит на фоне следовых явлений после предыдущего воздействия, т. е. когда слух полностью не восстанавливается, со временем приводит к необратимым изменениям состояния слухового анализатора.

Рис. 4.5. Вид аудиограммы

Несмотря на сложность зависимостей между ВСП и ПСП слуховой чувствительности наиболее общепризнанными являются следующие положения:

1. Если шум не вызывает ВСП слуха, то он и не приведет к ПСП.

2. ПСП слуха у лиц через 10 лет работы в условиях шума равно ВСП в конце 8-часового ежедневного воздействия (ВСП_{8 ч} = ПСП_{10 лет}).

3. С увеличением величины ПСП слуха ВСП уменьшается.

Установлено, что высокочастотный шум не только субъективно более неприятен, чем средне– и низкочастотный, но и быстрее вызывает утомление слухового анализатора и, соответственно, потерю слуха.

Шумовая тугоухость начинается с падения слуховой чувствительности на высоких частотах. Наиболее «уязвимой» оказывается область частот от 4000 до 6000 Гц, в дальнейшем происходит нарушение восприятия и на других частотах. Важно подчеркнуть, что на начальной стадии тугоухости восприятие шепота и разговорной речи обычно не нарушается, поскольку речевые частоты (500—2000 Гц) еще не поражены.

ВСП и ПСП слуха оценивают с помощью аудиометра – специального электроакустического прибора, предназначенного для исследования слуховой функции. Оценка результатов аудиометрических исследований представляется в виде аудиограмм – графиков (рис. 4.5), показывающих состояние слуховой чувствительности на разных частотах. Наиболее распространенными в условиях массовых обследований является метод определения слуха на речевых частотах (500—2000 Гц) и на частоте 4000 Гц.

Типичная акустическая кривая на ранних стадиях развития процесса обычно характеризуется максимальной потерей слуха на частоте около 4000 Гц. Снижение слуха на 10 дБ практически не ощутимо, на 20 дБ едва заметно. Только потеря слуха более чем на 20 дБ начинает серьезно мешать человеку, особенно когда к этому добавляются возрастные изменения слуха.

Субъективное ощущение понижения слуха наступает по мере прогрессирования процесса, когда снижение восприятия затрагивает область звуковых частот 500– 2000 Гц (речевой диапазон).

Дальнейшее развитие тугоухости характеризуется расширением нарушений звуковосприятия по всему диапазону звуковых частот. Выраженность и скорость нарушений слуха зависит от характера и уровня шума, частотного состава, продолжительности ежедневного воздействия и индивидуальной чувствительности человека.

Показатель ПСП положен в основу рекомендаций ИСО R-1999 (1971 г.) для прогнозирования нарушений слуха. За критерий ухудшения (повреждений) слуха в рекомендациях принято среднеарифметическое понижение постоянных смещений порогов слуха на частотах 500, 1000 и 2000 Гц, равное 25 дБ и более.

Как отмечалось выше, воздействие слышимых звуковых колебаний вызывает не только изменение функций слухового анализатора, но и ряд неблагоприятных изменений других органов и систем. Однако следует подчеркнуть, что все возникающие под влиянием шума изменения в организме не являются специфическими (кроме сдвигов со стороны слухового анализатора), так как могут возникать под влиянием множества других факторов. Эти изменения имеют под собой одну и ту же патогенетическую основу, связанную с нарушением регуляторных взаимоотношений в организме. Их характер является весьма разнообразным и определяется физической характеристикой шума, продолжительностью его действия, индивидуальными свойствами человека и др. Появляющийся при этом симптомокомплекс не может быть объяснен нарушением какой-либо одной системы организма.

Шум воспринимается, прежде всего, субъективно. Первым показателем неблагоприятного действия шума являются жалобы людей на раздражение, беспокойство, нарушение сна. В возникновении жалоб уровень шума и фактор времени имеют решающее значение, однако степень раздражающего воздействия зависит и от того, насколько он превышает шум привычного окружающего фона. Значительную роль в возникновении у человека неприятных ощущений играют его отношение к источнику шума, а также заключенная в нем информация.

Особым случаем неприятного ощущения от шума является испуг. Известно, что испуг может быть вызван различными причинами, но особенно часто он связан с резкими, неожиданными и высокоинтенсивными шумами. Физиологические аспекты реакции испуга в некоторой степени независимы от вида раздражителя и характеризуются различной степени выраженности эмоциональной компонентой, сбоем процессов высшей нервной деятельности, увеличением частоты сердечных сокращений, повышением артериального давления, перераспределением крови и др.

В практике отмечаются значительные различия в индивидуальных реакциях на один и тот же шум. Однако принято считать, что воздействие шума с уровнем более 80 дБ у большинства людей будет вызывать значительное психологическое раздражение, которое повышается при увеличении его интенсивности.

Шум является одним из наиболее нетерпимых раздражителей в ночное время: он нарушает сон и отдых человека. Под влиянием шума человек с трудом засыпает, часто просыпается, сон становится поверхностным, прерывистым, после такого сна человек не чувствует себя отдохнувшим. Проведенные исследования показали, что сон резко нарушается при уровне звука 40 дБА, а при 50 дБА период засыпания удлиняется до 1 ч, время глубокого сна сокращается до 60 %. Сон протекает нормально, если шум не превышает 30–35 дБА. При этом период засыпания в среднем составляет 14–20 мин, глубина сна – 82 %. Отсутствие нормального ночного отдыха приводит к тому, что накопившееся за день утомление не исчезает, а постепенно переходит в переутомление.

Население отличается большой неоднородностью по характеру реакции на шум. По результатам опроса о субъективном восприятии шума выявлено, что сверхчувствительных к шуму лиц 30 %, лиц с нормальной чувствительностью 60 %, нечувствительных 10 %. На степень психологической и физиологической восприимчивости к акустическому стрессу оказывают влияние тип высшей нервной деятельности, индивидуальный биоритмологический профиль, характер сна, уровень физической активности, количество стрессовых ситуаций за день, степень нервного и физического перенапряжения, а также курение и алкоголь.

Шум, являясь помехой для высшей нервной деятельности, выступает общебиологическим раздражителем. Воздействуя как стресс-фактор, шум через проводящие пути звукового анализатора воздействует на различные центры головного мозга, изменяет нормальные взаимоотношения процессов высшей нервной деятельности, нарушает равновесие возбудительных и тормозных процессов. Длительное действие шума активизирует структуры ретикулярной формации, в результате чего наступают стойкие нарушения в деятельности ряда систем организма.

Под действием шума могут возникнуть сосудисто-вегетативные дисфункции, астенические и невротические реакции, снижаться общая резистентность организма, нарушаться терморегуляция, деятельность надпочечников, желудка, кишечника, изменяться электрическая проводимость кожи, процесс выделения желудочного сока. Негативные изменения в ЦНС при воздействии шума могут наступать значительно раньше по сравнению со слуховыми нарушениями. В основе генеза данных изменений лежит сложный механизм нервно-рефлекторных и нейрогуморальных сдвигов, которые ведут к нарушению уравновешенности и подвижности процессов внутреннего торможения в ЦНС. Степень выраженности гемодинамических и других нарушений зависит от интенсивности, времени воздействия, частотного состава и характера шума. Так, на основании множества исследований принято считать, что если интенсивные и кратковременные шумовые воздействия вызывают, как правило, реакции активации нейроэндокринных систем организма, то хронические сопровождаются довольно устойчивым их гипофункциональным состоянием.

Акустическая энергия большой интенсивности способна вызывать раздражение вестибулярного аппарата, который имеет тесную связь со структурами внутреннего уха. В результате этого в условиях действия высокоинтенсивного шума появляются субъективные жалобы на звон в ушах, дезориентацию, головокружение, тошноту и нарушение равновесия, а наличие нистагма может сопровождаться ухудшением зрительного восприятия. Общепринято считать, что уровни шума порядка 140 дБ будут вызывать вестибулярные эффекты, а также действовать неблагоприятно и на другие сенсорные системы (механорецепторы и проприорецепторы).

Существуют определенные различия при действии на организм человека высокочастотных и низкочастотных шумов. Длительное воздействие высокочастотного шума вызывает головокружение и головную боль, боли в области сердца, раздражительность, повышенную утомляемость, тремор пальцев рук, гипергидроз. Сосудистые изменения заключаются в замедлении тканевого кровотока, изменении тонуса центральной артерии сетчатки, спазме капилляров, замедлении внутрижелудочковой проводимости миокарда. В крови отмечается повышение количества глобулинов, снижение альбумино-глобулинового коэффициента, увеличение холестерина, уменьшение хлоридов и др. Воздействие низкочастотного шума отрицательно влияет преимущественно на высшую нервную деятельность, что проявляется в снижении величины условного рефлекса, удлинении его скрытого периода, снижении подвижности нервных процессов в коре головного мозга.

Общее заболевание организма с преимущественным поражением органа слуха, центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, развивающееся при длительном воздействии интенсивного шума, характеризуют как шумовая болезнь.

Формирование патологического процесса при шумовом воздействии происходит постепенно и начинается с неспецифических вегетососудистых проявлений. В дальнейшем развиваются сдвиги невротического характера, которые укладываются в картину астеновегетативного синдрома с отчетливыми проявлениями нейроциркуляторной дистонии.

Субъективно шумовая болезнь проявляется жалобами на раздражительность, головные боли, сонливость, повышенную утомляемость, плохой сон, головокружения, причем жалобы на снижение слуха присоединяются позднее.

К объективным симптомам шумовой болезни относят, прежде всего, снижение или повышение сухожильно-периостальных рефлексов на руках и ногах, тремор пальцев вытянутых рук, пошатывание в позе Ромберга, нарушение процессов терморегуляции, изменение топографии температуры кожи по типу «температурной мозаики», развитие дистального гипергидроза, стойкого дермографизма, отклонения от нормы ЧСС и АД.

Действие импульсного шума. Биологическое действие импульсного шума во многом сходно с действием постоянного шума. Импульсный шум, как и стабильный, оказывает специфическое действие на слуховую систему, однако потери слуха развиваются при этом быстрее и являются более глубокими. Значительные изменения появляются и со стороны центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, органов дыхания, вестибулярного аппарата, нарушается обмен веществ и регуляция физиологических функций организма в целом. При этом импульсное акустическое воздействие более агрессивно, к нему труднее адаптироваться.

Установлено, что импульсный шум в диапазоне от 80 до 100 дБ оказывает более выраженное влияние на орган слуха, чем высоко– и среднечастотный шум стабильного характера, вызывая более глубокие (в среднем на 10 дБ) потери слуха. Объясняется это тем, что длительность акустического рефлекса слишком велика для импульсного шума и не обеспечивает достаточной защиты от кратковременных звуков.

Ведущая роль в развитии патологических изменений со стороны слухового анализатора принадлежит, прежде всего, уровню звукового давления (амплитуде) импульса.

Неблагоприятные последствия импульсного воздействия акустической энергии для высшей нервной деятельности человека возрастают при увеличении длительности импульсов до 1 с, уменьшении частоты следования импульсов – менее 30 в 1 с, превышении уровня звукового давления импульса над фоновыми значениями более чем на 10 дБ, ускорении нарастания времени положительной фазы импульса (меньше 100 мс), а также неопределенности интервалов следования импульсов.

Воздействие импульсного шума приводит к повышению систолического и диастолического артериального давления, сужению кровеносных сосудов кистей рук. Известно, что у работников, подвергающихся воздействию производственного импульсного шума, отмечается большая, чем при постоянном шуме, частота жалоб на боли в области сердца. Действие этого фактора вызывает тахикардию, которую можно сравнить с реакцией организма на длительный изнуряющий труд.

Действие инфразвука. В отличие от шума, который оказывает влияние на организм человека преимущественно через слуховой анализатор, низкочастотные акустические шумы действуют как на сенсорные системы (слуховую, вестибулярную и механорецепторы), так и непосредственно на клетки, ткани и органы.

По аналогии со слышимым звуком наиболее часто патогенез влияния инфразвука на организм человека связывают с нервно-рефлекторным механизмом действия, причем важное место отводится слуховому пути восприятия.

Установлено, что акустические колебания на частотах от 100 до 2 Гц воспринимаются не как чистые тоны, а как сочетание слуховых и тактильных ощущений, что проявляется чувством пульсации, массажа в области барабанной перепонки и среднего уха. Отсюда восприятие инфразвука, по-видимому, происходит за счет гармоник, возникающих в результате деформаций в среднем и внутреннем ухе.

Путем моделирования в лабораторных условиях порог слышимости для звука частотой 100 Гц определен в диапазоне 40 дБ, а для 1 Гц – 140 дБ. Исследования лиц, длительно подвергавшихся воздействию низкочастотного шума и инфразвука, выявили изменения барабанной перепонки и увеличение постоянного смещения порога слышимости (на 10–15 дБ) преимущественно в диапазоне низких и средних частот. Учитывая, что максимум речевых частот находится в области 500—2500 Гц, данные нарушения являются прогностически неблагоприятными.

С помощью физиолого-акустических и психоакустических исследований установлено, что инфразвуковые колебания даже при нормативных уровнях уменьшают разборчивость речи, причем маскирующий эффект распространяется до 4000 Гц.

Воздействие инфразвука на вестибулярный анализатор сопровождается появлением субъективных ощущений (головокружение, тошнота, нарушение равновесия) и объективных признаков (снижение статокинетической устойчивости, нистагм).

В восприятии инфразвука существенная доля отводится механорецепторам. Для этого диапазона колебаний установлены пороги вибротактильной чувствительности, которые находятся несколько выше порогов слышимости. Интересные исследования по поводу роли механорецепторов в механизме восприятия инфразвука проведены с использованием генетически глухих людей или животных, с разрушением ушного лабиринта, и обнаженных людей, у которых уши и голова были надежно защищены шлемом. Несмотря на это, характер биологической реакции в ответ на воздействие инфразвука сохранялся.

Воздействие инфразвука на слуховой и вестибулярный анализаторы, а также механорецепторы сопровождается возникновением нервной импульсации, которая поступает в различные отделы головного мозга, приводя к нарушению корково-подкорковых взаимоотношений и активации ретикулярной формации и таламических отделов головного мозга. Подтверждением нейрогуморального пути формирования реакций при действии инфразвука являются морфофункциональные нарушения в различных отделах эндокринной системы, изменение уровня гормонов (катехоламины, глюкокортикоиды и др.) в крови, надпочечниках и холинергической медиации. В результате гормональной перестройки в ответ на воздействие инфразвука в организме может происходить изменение белкового метаболизма и окислительно-восстановительных процессов. Общим и местным действием катехоламинов некоторые авторы объясняют гемодинамические реакции и микроциркуляторные нарушения в органах и тканях.

Широкое распространение имеет резонансная теория действия инфразвука. Она основана на учете совпадения частот инфразвука с собственной частотой колебаний того или иного органа, что вызывает сильное раздражение рецепторного аппарата. Поэтому ведущее место в ней отводится интеро– и проприорецепции. Инфразвук частотного диапазона от 1 до 3 Гц может вызвать нарушение дыхания, от 5 до 9 Гц – болезненные ощущения в грудной клетке и животе, от 8 до 12 Гц – боли в области поясницы. Центральная нервная система особенно чувствительна к инфразвуку 7 Гц (во время шторма в море генерируется инфразвук частотой в среднем 6–7 Гц), поскольку эта частота совпадает с альфа-ритмами головного мозга.

Таким образом, в результате длительного воздействия инфразвука у людей происходит снижение слуховой чувствительности, развивается астения, слабость, повышенная утомляемость, снижается работоспособность, появляется раздражительность, нарушается сон. В более выраженных случаях отмечаются вестибулярные нарушения, нервно-вегетативные изменения и даже изменения в психике.

У лиц, находящихся на близком расстоянии от мощных источников инфразвука, отмечаются беспричинный страх, беспокойство, колебание внутренних органов, повышение артериального давления, головокружение и тошнота, доходящие до обморочного состояния. Инфразвук с уровнем 150 дБ является пределом переносимости при кратковременном воздействии.

Характер и выраженность перечисленных изменений в организме зависят от диапазона частоты, уровня звукового давления и длительности воздействия.

Действие ультразвука. Ультразвук, в зависимости от частоты и способа передачи, может оказывать влияние как на общее состояние организма человека, так и локально.

К общим эффектам воздействия ультразвука при его воздушной передаче относятся нарушения в деятельности нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. Наиболее характерными проявлениями являются вегето-сосудистая дистония и астенический синдром. Характерны жалобы на головные боли во фронтоназоорбитальной и височной областях, усиливающиеся к концу рабочего дня, ощущение давления в ушах, головокружение.

Локальное действие ультразвук оказывает на участки тела, соприкасающиеся с обрабатываемыми деталями или с частями приборов, возбуждающих ультразвуковые колебания. Это так называемый контактный ультразвук. Чаще всего его воздействие проявляется развитием вегетативного полиневрита рук разной степени выраженности, вплоть до пареза кистей и предплечий, вегетомиофасцикулита и вегетативно-сосудистых дисфункций. Кроме того, в области воздействия выявляются остеопороз костной ткани, остеосклероз и разнообразные сенсорные нарушения.

Известно, что контактный ультразвук в зависимости от интенсивности может:

– оказывать стимулирующее действие при низких интенсивностях (именно данное свойство используется в физиотерапии);

– вызывать развитие обратимых функциональных изменений в органах и тканях при средних интенсивностях;

– приводить к необратимым морфофункциональным нарушениям (вплоть до разрушения тканей) при высоких интенсивностях (на этом основана технология применения ультразвукового ножа). Фокусированный мощный поток ультразвуковых волн разрушает опухолевые ткани, его используют при дистанционном камнедроблении (литотрипсии) – процедуре, применяемой для лечения мочекаменной и желчнокаменной болезней.

Для мышечной и нервной ткани, сред глаза интенсивность ультразвука 1 Вт/см² является порогом образования необратимых эффектов, а эритроциты, ДНК и печень еще более чувствительны к ультразвуковым колебаниям.