Какой бронежилет лучше?
3 апреля 2010 года исполнилось 20 лет с момента защиты докторской диссертации Ю.Ф. Каменева «Теоретические и прикладные аспекты проблемы оценки поражающего действия боеприпасов огнестрельного оружия при использовании СИБ (бронежилетов)». Она стала первой в СССР, а возможно и в мире докторской диссертацией, выполненной на данную тему. Научным консультантом и соавтором этой работы стал генерал-майор медицинской службы, академик РАН Ю.Г. Шапошников. Работа получила высокую оценку специалистов разного профиля, увидевших в ней фундаментальную основу при решении задач специального назначения. Что в ней примечательного?
Открытием стали биологические критерии безопасного исхода заброневой контузионной травмы и технология проведения биологической экспертизы средств индивидуальной бронезащиты из жесткой брони (бронежилетов) на соответствие ударных нагрузок за преградой критериям безопасного исхода. Заброневая контузионная травма груди и живота возникает в связи с поступлением за преграду (бронежилет) энергии поражающих элементов (пуль, осколков) боеприпасов. В момент соприкосновения пули или осколка с бронепластиной возникает мощный удар, часть энергии которого передается внутренним органам, находящимся за преградой. При этом серьезные и нередко смертельные поражения наблюдаются даже при отсутствии пробития защитных пластин бронежилета. Опыт локальных военных конфликтов последнего десятилетия убедительно показывает, что непробитие жилета вовсе не гарантирует безопасный исход для человека. Очень часто люди гибнут из-за возникновения не совместимых с жизнью повреждений внутренних органов. Решающее значение для сохранения здоровья пострадавших имеет соблюдение допустимых ударных нагрузок воздействия на различные участки тела, поскольку даже в пределах одной анатомической области из-за разной механической прочности и рефлекторной чувствительности внутренних органов к ударным нагрузкам, эти показатели существенно различаются. Но как раз этот момент при экспертизе защитных возможностей бронежилетов либо полностью игнорируется, либо имеет чисто условное значение, не способное решить проблему безопасности человека при действии запреградного ударного импульса. В качестве примера условного показателя безопасности человека при испытании бронежилетов можно назвать величину прогиба защитной пластины изделия, которая для немецкой полиции составляет порядка 20 мм, а для американской – 44 мм (N.Montanarelli; 1976).
Сложность решения данной проблемы заключалась в экспериментальном установлении параметрических зависимостей между различными значениями ударных нагрузок и исходом заброневой контузионной травмы применительно к каждой анатомической области. Но даже если бы такие сопоставления и были проведены, возникла не менее трудная проблема адекватного переноса экспериментальных данных на человека. Решение этих вопросов – установление в эксперименте параметрических зависимостей поражающего действия запреградного ударного импульса и экстраполяция этих данных на человека – является нашим вкладом в науку. Полученные нами данные позволили пересмотреть общепринятые представления о защитных возможностях бронежилетов, оцениваемых до сих пор исключительно с позиций пулестойкости защитной конструкции. Поскольку бронежилеты стали элементом экипировки миллионов людей, эта проблема приобретает международный гуманитарный статус. Человек имеет право на защиту, а не на ее видимость.
На первом этапе решения данной проблемы в эксперименте на 80 собаках нами были установлены количественные значения допустимых, повреждающих и разрушающих ударных нагрузок применительно к каждому органу груди и живота. При анализе переносимости животными ударных нагрузок учитывали не только механическую прочность внутренних органов, но и рефлекторную чувствительность. Особенно чувствительны к ударным нагрузкам области сердца и легких. Воздействие на эти области при достаточной силе удара приводит к возникновению выраженных нарушений жизнеобеспечивающих функций организма даже при отсутствии грубых анатомических изменений сердца и легких.
Практическую значимость при анализе переносимости человеком ударных нагрузок имели сравнительные данные значений наименьших повреждающих нагрузок (уязвимости) для различных внутренних органов. Вот как это выглядит при их последовательном расположении в порядке убывания механической прочности: Полые органы (при отсутствии физиологического содержимого и газов) – Сердце – Селезенка – Легкие - Печень. Обнаружилось, что при определении допустимых ударных нагрузок на грудную клетку ориентироваться следует на состояние легких (а еще лучше печени), но не сердца. Печень является наиболее уязвимым органом к ударным нагрузкам. Ее повреждения возникают при таких значениях ударных нагрузок, при которых другие органы макроскопически остаются неповрежденными.
При разработке шкалы тяжести заброневой контузионной травмы во внимание были приняты судебно-медицинские критерии оценки тяжести телесных повреждений. Они оценивались на основании: 1) опасности для жизни (по исходу травмы либо в момент ее получения) и 2) продолжительности расстройства здоровья: (легкие - требующие лечения от 7 до 21 дня и менее тяжкие повреждения, требующие лечения более 21 дня). При установлении тяжести телесных повреждений, возникших на почве заброневой контузионной травмы, учитывались не только изменения со стороны внутренних органов в области удара, но и в смежных анатомических областях.
Наиболее трудным этапом работы стала разработка методологии адекватного переноса (экстраполяции) полученных в эксперименте данных на человека. В основу экстраполяции были положены показатели, имеющие противоположную направленность действия по отношению к поражаемости (морфологическим изменениям) организма при нанесении ударных воздействий. Речь идет о критериях межвидового подобия, обладающих существенной информативностью для решения поставленной задачи. К ним относятся:
- Удельная инерционность – показатель, выражающий отношение массы тела к его площади (г/см2/). Удельная инерционность у разных животных изменяется плавно по мере возрастания массы и поверхности тела. Возрастание шага везде одинаково. Чем больше масса квадратного сантиметра тела, тем сильнее поражение. Другими словами, поражаемость организма прямо пропорциональна удельной инерционности.
- Удельная прочность конструкции – показатель, выражающий отношение массы скелета к массе тела (в %). Величина этого показателя характеризует прочность конструкции биообъекта. Известно, что с возрастанием массы животного, возрастает и масса скелета, а это, в свою очередь, ведет к повышению прочности конструкции, которая оказывает противоположное удельной инерционности влияние на поражаемость. Чем выше прочность конструкции биообъекта, тем меньше его поражаемость.
Учет обоих параметров позволяет научно обоснованно решать вопросы, связанные с переносом на человека установленных в эксперименте значений ударных нагрузок при разных проявлениях заброневой контузионной травмы. Все сводится к достаточно простой вещи: выявленные в эксперименте параметры умножаются на коэффициент перерасчета ударных нагрузок применительно к человеческому организму. С завершением этого этапа работы стало возможным проведение биологической экспертизы защитных возможностей бронежилетов без использования животных. Такая операция выполняется в два этапа: 1) вначале определяются величины запреградного ударного импульса на передней стенке грудной клетки физической модели человека (антропоморфного манекена), защищенного соответствующей моделью бронежилета при обстреле его из разных видов оружия и на разных дистанциях; 2) затем проводится экспертиза переносимости человеком ударных нагрузок, установленных при обстреле манекена. Ориентиром здесь являются безопасные для человека значения ударных нагрузок применительно к разным анатомическим областям.
Покупая бронежилет, каждый человек должен знать, от каких наиболее часто употребляемых в боевой обстановке видов стрелкового оружия и на каких дистанциях обстрела применение конкретных типов (модификаций) штатных бронежилетов гарантирует ему сохранение жизни и здоровья. Эти сведения должны быть указаны в техническом паспорте любого бронежилета, чтобы потребитель мог выбрать нужный тип бронежилета, исходя из предполагаемых условий эксплуатации изделия и применения противником вероятных средств поражения.
