9.2.2. Состав системы технических методов диагностических исследований

Элементами системы ТМДИ являются отдельные методы, позволяющие изучать различные проявления жизнедеятельности организма в целом; они могут также использоваться для изучения разных органов и функциональных систем организма. Большое число методов, модификаций и вариантов использования делает систему ТМДИ трудно обозримой. Учитывая разнообразие параметров, описывающие состояние биообъекта, целесообразно представить классификацию методов диагностики, использование которой позволило бы сгруппировать близкие по некоторому принципу методы и, следовательно, дать пользователю возможность ориентироваться во всем их многообразии. Целесообразно было бы также найти подходы к структуризации системы в целом, а для этого необходимы критерии, в соответствии с которыми можно было бы провести такие преобразования. Как и при классификации любых систем, выбор критерия классификации является определяющим.

С первого взгляда наиболее важным представляется критерий направленности того или иного метода на изучение конкретной системы или органа организма. В соответствии с ним в одну группу войдут методы, предназначенные, например, для исследования сосудисто-сердечной системы, желудочно-кишечного тракта или системы дыхания. При подобной классификации каждая группа будет объединять методы, реализующие разные физические принципы и использующие разные по природе измерительные преобразователи. Главным при этом является только тот факт, что эти методы используются для диагностики конкретной системы организма. Такой критерий широко используется в медико-биологической практике. В соответствии с ним определяется диагностическая направленность метода; он позволяет биомедицинским специалистам быстро ориентироваться в многообразии способов решения конкретных медицинских или биологических задач.

Для технических специалистов такой критерий менее понятен. Основополагающим для технической классификации методов может быть выбран критерий, учитывающий физический или физико-химический эффект, на котором основан соответствующий метод.

Как уже было отмечено выше, в качестве объектов медико-биологических исследований могут выступать: весь организм, отдельные органы и функциональные системы организма, различные биологические ткани, из которых состоят органы, и вещества, циркулирующие в организме. Естественно, что методы, предназначенные для изучения столь разных объектов, существенно отличаются, и их целесообразно объединять в своеобразные классы методов (рис. 9.2). Одним из первых принципов для подобной классификации следует выбрать представление о двух подходах к исследованию БО - физиологическом и аналитическом.

9.2.3. Физиологические методы диагностики

Для физиологических исследований проведение диагностических экспериментов непосредственно связано с организмом. Для таких исследований независимо от конкретного типа объекта характерным является непосредственное подключение организма к технической системе и, следовательно, большое значение приобретают контроль над поведением всего организма, который может реагировать на процесс исследования непредсказуемым заранее образом. Важными для них становятся методики подключения организма к техническим средствам, минимизация влияния этих средств на изучаемые процессы, а также отсутствие последействий по окончании процедур исследования. Класс физиологических исследований (ФИ на рис. 9.2) включает две группы методов.

Первая группа объединяет такие методы, которые направлены на изучение собственных характеристик организма (органа или физиологической системы) и не требуют для их реализации внешних организованных воздействий со стороны исследователя. Условно определим ее как группу "пассивных (с позиции участия исследователя в их реализации) физиологических методов" (ПФИ на рис. 9.2). В эту группу следует включить методы, позволяющие изучать различные проявления жизнедеятельности организма в нормальных или иных условиях. В зависимости от вида "порождающего" поля выделяют подгруппы, позволяющие изучать различные свойства:

- механические, такие как плотность, вязкость, эластичность, параметры усилий, параметры движения и т.п.;

- электрические - электрическое сопротивление или импеданс, удельное сопротивление, диэлектрическая проницаемость, параметры биопотенциалов и др.;

- оптические - оптическая плотность, цвет, коэффициенты пропускания, отражения или рассеяния, спектры поглощения или пропускания и т.д.;

- теплофизические – параметры теплопродукции и теплообмена: теплоемкость, теплопроводность, температура, количество тепла и т.п.;

- магнитные - магнитная проницаемость, напряженность магнитного поля, остаточная индукция и т.д.;

- физико-химические, характеризующие состав и концентрацию веществ, циркулирующих в организме и изучаемых непосредственно на живом объекте;

- другие проявления жизнедеятельности.

Условность названия этой группы методов связана с тем, что для некоторых видов исследований (например, исследование электрических или оптических параметров) все же требуется подключение внешнего "порождающего" поля соответствующего вида, иначе эти характеристики просто нельзя изучать. Примерами таких методов могут служить методы измерения электрического импеданса биотканей, для реализации которых биообъект включается во внешнюю электрическую цепь, или некоторые фотометрические методы, выполнение которых возможно только при освещении объекта внешним источником освещения. Однако интенсивности этих полей настолько малы, что их влиянием на изучаемые физиологические процессы можно пренебречь.

Вторая группа методов исследований организма (органа или физиологической системы) связана с организацией дозированных воздействий на объект исследования и оценкой реакций на такие воздействия. Воздействия могут быть различной природы - вещественные, энергетические или информационные, их параметры определяет исследователь, а представление о состоянии объекта формируется на основании анализа изменений параметров самого воздействия или изменений показателей состояния, происходящих вследствие этих воздействий. Определим вторую группу как группу "активных физиологических методов" (АФИ на рис. 9.2), понимая при этом, что активность проявляет исследователь при организации исследования.

В эту группу включаются:

- индикаторные методы, основанные на введении в организм определенной дозы (порции) некоторого вещественного индикатора и контроле параметров продвижения этого индикатора по организму. Для этой подгруппы известны газообразные и жидкостные индикаторы, причем для каждого вида используется свой принцип проведения исследования. Предложены два таких принципа:

- принцип Фика (закон растворения газа в жидкости);

- принцип Гамильтона (слежение за перемещением порции вводимого в организм жидкого индикатора и контроле изменений его физических характеристик);

- лекарственные методы, основанные на дозированном воздействии лекарственных препаратов при контроле медико-биологических показателей и физиологических процессов в организме в ответ на эти воздействия;

- полевые методы, в которых на определенную структуру организма, например на движущуюся кровь в артерии, воздействует физическое поле - электромагнитное, электрическое, ультразвуковое и др. Воздействие изменяет некоторые свойства крови, регистрация которых позволяет получить диагностическую информацию о состоянии организма, в частности о параметрах кровообращения (линейная и объемная скорость кровотока; минутный объем кровообращения и др.);

- биоинтроскопические методы, в которых используются проникающие излучения. Эти излучения взаимодействуют с внутренними структурами организма, а затем после обработки сигналов ИП позволяют визуализировать внутреннюю структуру исследуемой области организма (рентгеноскопия и рентгенография, флюорография, термография, радиоизотопная и ультразвуковая интроскопия и др.).

К этой группе близки методы, для которых диагностическую информацию представляют параметры реакции организма на специально организованные воздействия - так называемые "функциональные пробы". Реакции выражаются в изменениях медико-биологических показателей и физиологических процессов (они регистрируются, например, с помощью методов первой группы) или параметров поведения (их можно зафиксировать с помощью записи двигательной активности (актография), анализа принимаемых решений и др.). Примерами методов, входящих в эту группу, могут быть следующие подгруппы методов:

- психофизические методы, связанные с оценкой изменений физических характеристик отдельных органов или функциональных систем организма в ответ на внешнее воздействие (например, изменения параметров зрительного, слухового и других анализаторов);

- психофизиологические методы, позволяющие оценивать изменения параметров физиологических процессов в ответ на воздействие (например, оценка физиологических реакции человека на полученное информационное сообщение);

- психологические методы, предназначенные для оценки свойств личности (например, оценка объема памяти, уровня внимания и т.д.).