Кай-Михаэль Бе - Захватывающий мир легких

Рис. 2. Грудная клетка и диафрагма. Плоская мышца диафрагма имеет куполообразную форму и перекрывает нижнее отверстие грудной клетки, отделяя грудную полость от брюшной

«Профессор Ужас: краш-тесты с трупами!» — с таким заголовком вышла газета Bild в ноябре 1993 года. Что же произошло? Журналистское расследование показало, что ученые Гейдельбергского университета в 1970-80-е годы для изучения нагрузок на кости использовали человеческие трупы, в том числе и детские. Скандал? Но из исследований не делалось никакой тайны. В одном из экспериментов тело мертвого человека усаживали на переднее сиденье автомобиля, который затем на большой скорости врезался в препятствие. После этого тело вскрывалось для фиксации переломов ребер и внутренних повреждений. В другом эксперименте труп укладывался на твердое основание, а на грудную клетку в области грудины оказывалось нарастающее давление, пока кости не ломались. Вам это может показаться сценарием фильма ужасов, но на самом деле речь идет о всем доступных материалах из учебников по биомеханике или механике травматизма, которым уже более 50 лет. За подобными экспериментами скрывается научная логика: если вы хотите узнать, какую нагрузку может выдержать кость, ее надо сгибать, пока она не сломается. И лучше проводить эти опыты на трупах, а не на живых людях. Правда, одновременно возникают вопросы этического характера: допустимы ли такие опыты? Нужны ли они, и если да, то кто вправе дать на них разрешение? Какие цели могут оправдать подобные средства и есть ли вообще место этике в процессе познания? Не самые удобные, но оправданные вопросы.

Какие бы неприятные чувства у вас ни вызывали эти эксперименты, биомеханике вы обязаны очень многим, возможно, даже своей жизнью. Конструктор нашей грудной клетки учел множество обстоятельств, но он не рассчитывал на то, что будет изобретен автомобиль! Именно это изобретение участвует почти во всех случаях повреждения грудной клетки. Более половины всех дорожно-транспортных происшествий заканчивается травмами грудной клетки, а причиной одной трети всех смертей в результате ДТП являются повреждения грудной клетки и органов грудной полости. В начале 1970-х годов на дорогах Германии ежегодно погибало около 21 тысячи человек — непостижимая по нынешним временам цифра (для сравнения: в 2017 году 3177 погибших). Надо было что-то предпринимать, голова и грудная клетка нуждались в дополнительной защите. Но как это сделать? Эксперименты с человеческими трупами показали, что грудная клетка обладает огромной прочностью — она выдерживает давление до 400 килограммов, а чтобы кости начали ломаться, требуется вдавить ее не менее чем на 6 сантиметров. Правда, подобные нагрузки достигаются при ударе о руль даже на относительно невысокой скорости столкновения. Как же укротить эту силу и спасти жизнь водителей?

Результатом исследований стало появление сначала трехточечных ремней безопасности, а затем и подушек безопасности. Это уникальная история успеха биомеханики, потому что названные изобретения позволили сохранить миллионы жизней. Сегодня экспериментаторы работают уже не с трупами, а с манекенами, при конструировании которых были учтены результаты опытов на трупах. Конечно, о подобных вещах не рассказывают в школе, когда проводят классный час на тему «Кем работают мои родители». Но такова медицина, кому-то приходится этим заниматься.

Несмотря на ремни и подушки безопасности, повреждения грудной клетки в результате дорожно-транспортных происшествий — довольно частое явление и в наши дни, при лобовом столкновении на высокой скорости не спасут никакие защитные механизмы. От удара может сломаться одно или несколько ребер. Перелом одного ребра, как правило, неопасен и не требует специального лечения, но травма эта очень болезненная, и для полного выздоровления человеку нужно несколько недель покоя. Сильная боль объясняется повреждением очень чувствительной реберной плевры, которое дает о себе знать при каждом вдохе. Здесь важно хорошее обезболивание, так как щадящее дыхание способно привести к инфекции легких. Перелом сразу нескольких ребер намного опаснее, потому что может нарушиться стабильность грудной клетки, а это в свою очередь приведет к отказу механизма дыхания. Ситуация становится критической, если в результате внешнего повреждения внутрь грудной клетки попадает воздух или если осколки ребра повреждают поверхность легких. При нарушении вакуума между реберной плеврой и легким происходит коллапс легкого, человеку в этом случае грозит смерть от удушья. Врачи скорой помощи могут, введя снаружи трубочку, отсосать воздух и вновь стабилизировать легкое.

Еще более уязвимы два самых слабых места в конструкции грудной клетки — ее верхнее и нижнее отверстия. Здесь особенно велика опасность повреждений от колющего оружия. Вы помните сцену убийства из экранизации романа Агаты Кристи «Убийство в Восточном экспрессе»? Жертва — синьор Кассетти — убит двенадцатью ударами ножа. Хотя Кассетти в момент убийства был оглушен и не мог сопротивляться, сыщик Пуаро при осмотре трупа убеждается, что лишь три удара ножом были смертельными. Это типичная ошибка новичков, которые наносят удар перпендикулярно поверхности груди. Девять из десяти подобных попыток приводят к тому, что нож отскакивает от ребер. Если для большинства пассажиров Восточного экспресса такая дилетантская ошибка простительна, то от полковника Арбэтнота (в исполнении Шона Коннери), имеющего опыт участия в боевых действиях, можно было ожидать более профессиональной работы. Опытные убийцы используют слабые места грудной клетки и наносят удары либо сверху, либо снизу. В результате вероятность успеха возрастает до 50 процентов. Согласитесь, что это сомнительное достижение, но если вы когда-нибудь окажетесь в ситуации, когда вам придется защищать свою жизнь с кинжалом в руке, то, возможно, вспомните эту мрачную статистику.

В промежутках между ребрами находятся мышцы, которые так и называются — межреберные. Вы любите жареные ребрышки (свиные, естественно)? Так вот, съедобными являются как раз эти мышцы. Их волокна пролегают сверху вниз под некоторым углом, причем в разных направлениях: в наружном слое они направлены к центру груди, а во внутреннем — наоборот. Так обеспечивается лучшая защита груди, одновременно у мышц появляется возможность выступать в роли антагонистов по отношению друг к другу при совершении дыхательных движений: наружные межреберные мышцы увеличивают расстояние между ребрами при вдохе, а внутренние сокращают его при выдохе. Доля мышц в общих усилиях, совершаемых при дыхании, составляет всего 20 процентов, а главную работу выполняет диафрагма. Межреберные мышцы играют в дыхании вспомогательную роль в те моменты, когда организм совершает значительные физические усилия. При этом задействуются и другие вспомогательные дыхательные механизмы, например некоторые мышцы шеи и спины. Их можно тренировать с помощью специальных упражнений, и это может спасти жизнь, когда усилий одной только диафрагмы не хватает для дыхания. При тяжелых приступах удушья можно наблюдать очень драматичную картину: больной сидит, вцепившись в стол, и отчаянно хватает ртом воздух, мышцы в области горла у него ритмично пульсируют. В этой борьбе за выживание используются даже мышцы плечевого пояса и шеи. Такая импровизированная «реанимация» позволяет выиграть драгоценное время до прибытия медицинской помощи, однако вспомогательные мышцы быстро устают, их хватает лишь на несколько минут.