Глава 10
Физические основы закаливания водой
Теплопроводность воды
Под теплопроводностью понимается способность различных тел проводить теплоту во все стороны от точки приложения нагретого предмета. Теплопроводность возрастает по мере увеличения плотности вещества, потому что тепловые колебания легче передаются в более плотном веществе, где отдельные частицы расположены ближе одна к другой. Этому закону подчиняются и жидкости.
Теплопроводность определяется количеством калорий, проходящих в 1 сек. через площадь в 1 см 2 при падении температуры на 1° на протяжении 1 см пути. По теплопроводности вода занимает место между стеклом и эбонитом и почти в 28 раз превосходит воздух.
Теплоемкость воды
Под удельной теплоемкостью понимается то количество теплоты, которое может нагреть 1 г массы вещества на 1 °. Это количество теплоты измеряется калориями. За единицу теплоты принимается грамм-калория. Вода воспринимает при 14–15° большее количество теплоты, чем другие вещества; например, количество тепла, потребное для нагрева 1 кг воды на 1°, может нагреть на 1° 8 кг железа или 33 кг ртути.
Механическое действие воды
Наиболее сильным механическим действием отличается душ, наиболее слабым — полные ванны. Сравним механическое влияние, например, душа Шарко и полных ванн.
Дополнительное давление воды на кожу в ванне, где столб воды не превышает 0,5 м, составляет около 0,005, или 1,20 атмосферного давления, а сила удара водяной струи в душе Шарко, направленной на тело с расстояния 15–20 м, равняется 1 / 2 — 2 атмосферам.
Независимо от температуры применяемой воды, под влиянием душа наступает энергичное расширение кожных сосудов немедленно после падения на тело водяной струи. Одновременно проявляется возбуждающее действие душа.
Для исследования механического действия морских и речных купаний применима формула F = mv 2 /2 где сила F равняется половине произведения массы m на квадрат скорости v 2. Механическое действие морской и речной волн зависит не столько от массы воды, надвигающейся на тело, сколько от скорости, с которой совершается это движение.
Вода как химический расширитель
Вода обладает способностью расширить различные минеральные соли, жидкости и газы, от этого усиливается раздражающее действие воды. Большое значение придается ионному обмену, происходящему между водой и телом человека, погруженным в минерализованную ванну.
При нормальном давлении (т. е. при нулевой температуре) один объем воды поглощает 1,7 объема углекислоты; при повышении давления растворимость углекислоты в воде значительно повышается; при двух атмосферах давления при температуре в 10° растворяются три объема углекислоты вместо 1,2 объема при нормальном давлении.
Теплопроводность углекислоты в два раза меньше теплопроводности воздуха и в тридцать раз меньше теплопроводности воды… Этим свойством воды пользуются для устройства различных газовых ванн, заменяющих иногда минеральные источники.
Физиологическое действие гидропроцедур
При водолечении и закаливании коже отводится первостепенная роль. В расширенных сосудах кожи вмещается свыше 30 % всей крови, циркулирующей в теле. Если вся эта поверхность будет подвергнута действию холода, то раздражение такого «большого и разлитого сердца кожи» едва ли может не явиться фактором громадного значения для улучшения всей циркуляции в организме.
Кожа, обладающая очень тонкой чувствительностью к термическим раздражениям, является наиболее важным рефлекторным органом для термических раздражений. Она играет большую роль в реактивных функциональных изменениях организма при действии на нее водой различных температур. Благодаря большому количеству нервных окончаний, заложенных в коже, раздражения водой способны вызывать самые разнообразные ответные реакции со стороны различных органов тела.
Гиперемированная и влажная кожа лучше проводит тепло, чем бледная, мало орошаемая кровью. Плохой проводник тепла и подкожный жировой слой. Меняя температуру воды, можно вызывать изменения в коже, потому что вода своими физическими свойствами (теплоемкостью и теплопроводностью) резко отличается от воздуха. Вода в 34° не вызывает заметного раздражения рецепторного аппарата, тепловое ощущение очень слабое. Воду подобной температуры называют «индифферентной». В среднем для здорового взрослого человека индифферентная температура колеблется от 34 до 35°. Индифферентная температура в 34° названа нулевым пунктом. Нулевой пункт не является величиной постоянной и меняется в зависимости от равных условий: закаленности, подкожного жирового слоя, состояния здоровья, кровенаполнения кожи, степени возбудимости нервной системы. Следовательно, индифферентная температура для человека непостоянна. Она может изменяться в зависимости от различных внешних условий.
Все температуры выше или ниже индифферентной являются для кожи термическими раздражителями, и организм различным образом реагирует на них. Индифферентная температура воздуха, — в среднем равняется 20–22°.
Сила термического раздражения воды зависит: а) от разницы между температурами кожной поверхности и воды; чем больше эта разница, тем раздражение сильнее; б) от внезапности температурного воздействия; в) от быстроты воздействия; г) от продолжительности воздействия; д) от величины поверхности тела на которую воздействуют; е) от места воздействия (кожная поверхность отличается различной чувствительностью); ж) от повторности раздражения; з) от индивидуальных особенностей организма.
Термическое действие проявляется тем сильнее, чем температура воды выше или ниже по сравнению с индифферентной.
Разделение водных процедур по температуре не поддается точному обоснованию. Температура выше индифферентной воспринимается организмом как теплая, ниже — как холодная, но реакция организма может изменяться в зависимости от указанных выше условий, например, если опустить на некоторое время руку в холодную воду 10° и затем перенести ее в более теплую — 25°, то вода эта покажется теплой; та же температура воды воспринимается, как холодная, если руку предварительно опустить в воду 40°, а затем перенести в воду 25°. Мы уже отмечали, что на выработку и потерю тепла влияют корковые импульсы.
Всякая водная процедура сопровождается ответными реакциями организма на термические, механические и химические раздражители. Эта реакция проявляется вторичным расширением сосудов после первичного спазма их и сопровождается покраснением кожи и ощущением тепла. Субъективно реакция должна вызывать хорошее самочувствие, бодрость, приятное чувство тепла, общее успокоение.
Какова бы ни была водная процедура, она обычно заканчивается реакцией кожных сосудов. При переохлаждении возникает вторичное сужение сосудов, длительное побледнение кожи, понижение ее температуры.
Для развития реакции необходимо, чтобы тело, подвергающееся действию воды различной температуры, не было чрезмерно охлаждено. Наступление реакции задерживается при очень повышенной нервной возбудимости, при хроническом отравлении алкоголем или морфием (атонии сосудов), при сильном малокровии, артериосклерозе.
Кожная реакция наступает быстро и иногда бурно развивается после интенсивного и короткого воздействия водной процедуры на кожу. При этом число работающих капилляров кожи увеличивается, просвет их расширяется, ток крови в них ускоряется. Реакция кожных сосудов рассматривается как «реактивная гиперемия», которая наступает вследствие действия водной процедуры на периферическое кровообращение. Чтобы получить положительную кожную реакцию при холодных процедурах, необходимо прежде всего сделать процедуры короткими, потому что при длительном применении холодных процедур получается стойкое сужение сосудов кожи с последующей ее гиперемией. Перед приемом холодных процедур, в каком бы виде они ни назначались и где бы ни применялись, тело должно быть достаточно согрето или движением или соответствующей одеждой.
Эффект водных процедур определяется комбинированным действием термического, механического или гидростатического и физико-химического влияния водных процедур и ответных реакций со стороны организма, носящих характер местных, рефлекторных и общих. В основе этих реакций могут лежать влияния гистаминоподобных веществ в коже, изменения деятельности сердечно-сосудистой системы и дыхания, изменения электроионных соотношений.
Кожа бледнеет при местном действии холодной воды, и на ней образуется так называемая «гусиная кожа», вследствие сокращения кожных сосудов и гладких мышечных волокон в сосудах и сосочках. При дальнейшем действии холода бледный цвет кожи переходит в синюшный, и в результате медленного оттока венозной крови по суженным сосудам наступает венозная гиперемия. В капиллярах кожи различают три по существу раздельные стадии действия холода: длительное сужение капилляров, затем их расслабление, которое может перейти в третью стадию, — вторичное расширение с явлениями застоя в венозном отрезке капилляров с синюшностью (стаз).
При общем действии холодовых процедур различают две фазы термического раздражения. Первая фаза, или первичная кожная реакция, наступает тотчас после начала охлаждения (сужение сосудов); вторичная фаза, или вторичная реакция, наступает после кратковременного сужения сосудов без всякого нового внешнего раздражения (вторичное расширение).
При местном применении тепла сосуды сначала расширяются, прилив крови к коже усиливается и ускоряется местное кровообращение, вследствие непосредственного влияния тепла на стенки сосудов кожа краснеет.
При местком действии тепла или холода на кожу раздражение распространяется и на более глубоколежащие сосуды, которые от холода сокращаются, а от теплоты расширяются. Очень горячие процедуры (как и холодные) способны вызвать местное сокращение сосудов и образование «гусиной кожи»; при этом спазма сосудов кратковременна и быстро сменяется продолжительным и резким расширением сосудов. Действуя холодом или теплом на отдельные части кожи, мы рефлекторно вызываем одновременно («сочувственное») сокращение и расширение сосудов всей кожной поверхности. Так, например, при действии виды с низкой температурой на кожную поверхность одной руки одновременно сокращаются сосуды обеих рук. Аналогичное рефлекторное расширение происходит и при действии тепла.
О влиянии водных процедур на нервную систему и о значении коры головного мозга в регуляции всевозможных процессов, и в первую очередь участие ее в обмене веществ, мы отмечали в главе, посвященной сущности закаливания.
Господствующая точка зрения на существование отдельных рецепторов для тепла (окончания Рубини) и для холода (колбы Краузе) в последнее время стала подвергаться сомнению и сменяться теорией, согласно которой признается, что холод и тепло воспринимаются одними и теми же концевыми нервными аппаратами. Выразителем таких взглядов явился Быков. Основываясь на учении Павлова об анализаторах, он отводит в механизме возникновения температурных ощущений решающую роль коре головного мозга. Быков констатировал непостоянство и чрезвычайную изменчивость «точечных периферических рецепторов» и доказывал, что в восприятии тепловых и холодных раздражений играют роль более сложные процессы и целые комплексы нервных окончаний, а не одни колбы Краузе и окончания Рубини. Указывая на то, что организм человека сильнее воспринимает раздражение холодом, К. М. Быков объяснял это тем, что «холодовая рецепция в корковых связях значительно интенсивнее выражена, чем тепловая».
При действии на кожу кратковременными холодовыми раздражителями наблюдается повышение возбудимости нерва. При длительном и очень сильном воздействии холода наблюдается обратное явление — возбудимость и проводимость нервной ткани понижается и в ряде случаев полностью угнетается. В клинической практике известно явление успокоения болевых ощущений не только при непосредственном воздействии холодом на определенную область, в которой ощущается боль, но и при действии холода на соответствующий чувствительный нерв, при его поверхностном нахождении. Этим пользуются в хирургии для анестезирования и даже при производстве сложных операций.
Холодные умеренные процедуры вначале дают ощущение холода, которое сменяется ощущением тепла, бодрости, свежести. Длительные холодные процедуры могут вызвать явления перераздражения нервной системы с целым симптомокомплексом явлений — бессонницей, общим беспокойством и пр.
Тепловые процедуры первоначально успокаивают, а затем вызывают утомление, расслабление, сонливость. При более высокой температуре вялость и слабость через некоторое время сменяются чувством постепенно увеличивающегося возбуждения.
Действие водных процедур на сердечно-сосудистую систему отличается большим разнообразием и зависит от температуры воды, продолжительности и силы раздражения, от индивидуальных особенностей организма.
От скорости циркуляции крови в капиллярах и артериолах, от степени их наполнения зависит температура кожи. Температура крови оказывает свое влияние на центральную нервную систему, а следовательно, и на соответствующие реакции.
Под влиянием тепловых водных процедур наступает расширение периферических сосудов, увеличивается кровоснабжение кожи, повышается ее температура, учащается пульс, снижается кровяное давление (если температура в последнем случае не переходит за пределы 40°, В противном случае кровяное давление способно вновь повышаться).
Под влиянием холодных процедур периферические сосуды сжимаются, кровоснабжение кожи снижается, падает ее температура. При длительном и очень интенсивном воздействии на организм холодных процедур сужение сосудов сменяется их расширением, причем расширяются только капилляры и мелкие вены, в то время как артериолы продолжают оставаться сильно суженными. Кожа в таких случаях делается на ощупь холодной и становится синюшной. При интенсивном воздействии холодных процедур сердечно-сосудистая система реагирует уменьшением числа сердечных сокращений, увеличением силы сокращений, лучшим наполнением пульса и незначительным повышением кровяного давления.
Следует отметить положительное влияние водных процедур разных температур на капиллярное кровообращение, если принять во внимание, что в капиллярах происходит обмен между кровью и атмосферным воздухом, а также между кровью и тканями.
Практически установлено, что 1) ванны при прохладной температуре умеренно уменьшают работу сердца, создавая для него своеобразную гимнастику, состоящую из чередования отдыха и работы; 2) теплые ванны до 40° незначительно увеличивают работу сердца; 3) горячие ванны выше 40° значительно повышают работу сердца.
Под влиянием холодных процедур пульс в большинстве случаев замедляется, а под влиянием тепловых и особенно горячих — ускоряется. Если действие холодового раздражения сочетается с механическим действием, то пульс сначала ускоряется, а затем замедляется.
Кровяное давление под действием теплой воды сначала повышается, а в дальнейшем — тепловые процедуры понижают кровяное давление; холодные — сначала понижают, а затем вызывают длительное повышение; так же, действуют горячие процедуры.
Под влиянием холодных процедур вдох углубляется, и дыхание на высоте вдоха на короткое время останавливается; чем холоднее температура и неожиданнее воздействие, тем остановка на вдохе выражена более резко. Вслед за остановкой вдоха следует углубленный выдох и замедленный ритм дыхания постепенно восстанавливается до нормы.
Дыхание под действием тепла учащается, а это в свою очередь благоприятно сказывается на кровообращении.
Горячие процедуры также вызывают временную остановку дыхания, но не в такой резкой форме, как холодные; в дальнейшем дыхание учащается и становится поверхностным. Индифферентная, температура не действует на дыхание.
Под влиянием коротких холодных процедур тонус мышечной системы повышается, работоспособность улучшается и утомляемость исчезает. Длительные тепловые процедуры способны понижать мышечный тонус и снижать работоспособность мышечной системы. Очень холодные продолжительные процедуры ослабляют мышцы, особенно у слабых и малокровных людей. Короткие горячие процедуры увеличивают работоспособность мышц.
Короткие холодные и горячие процедуры усиливают перистальтику; тепловые и продолжительные холодные — успокаивают перистальтику, расслабляют мышцы и прекращают их спазмы.
Теплообмен под влиянием воды низкой температуры усиливается: например, после ванны в 16° продолжительностью в 25 мин. выделение углекислоты увеличивается на 64,8 %, поглощение кислорода — на 46,8 %.
Холодные процедуры увеличивают количество гемоглобина красных и белых кровяных шариков, удельный вес крови и ее вязкость; тепловые процедуры количества гемоглобина не изменяют, незначительно увеличивают количество красных шариков и довольно значительно — белых. Вода очень низкой температуры способна вызвать появление гемоглобина крови в моче.
Мочеотделение под влиянием коротких общих холодовых и горячих процедур усиливается. Продолжительные холодные раздражения вызывают усиленное мочеиспускание. Горячие продолжительные процедуры, благодаря усиленному потоотделению, урежают позывы на мочеиспускание.
Влияние тепла и холода на секреторные функции организма весьма разнообразно. Что касается секреторной деятельности желудка, то тепло возбуждает секрецию, а холод замедляет и даже задерживает ее. Местные горячие процедуры увеличивают количество свободной соляной кислоты в желудочном соке, продолжительные холодные процедуры уменьшают количество соляной кислоты, так же как и горячие, которые сопровождаются потоотделением. Желчеотделение усиливается под влиянием коротких холодных, а также тепловых общих процедур. Местное потоотделение начинается при температуре 40°.