9.3. Методические схемы проведения физиологических исследований

Каждый из перечисленных выше методов предназначен для получения информации о состоянии изучаемого объекта. Однако, чтобы такая информация стала достоянием исследователя, последнему необходимо организовать само исследование. Для этого он должен подготовить оборудование и объект к эксперименту, а затем подключить технические средства так, чтобы получить требуемый результат с минимальными искажениями.

Следует иметь в виду, что каждый метод реализуется с помощью присущей только ему совокупностью методических приемов, которая, кроме приемов подготовки объекта и оборудования, включает в себя и способ взаимосвязи объекта исследования с техническими средствами. Наглядное отображение взаимосвязи изучаемого объекта с техническим средствами, необходимыми для организации исследования, дает так называемая методическая схема проведения исследования. Анализ методических схем, характеризующих разные методы диагностики, позволяет установить несколько возможных вариантов, являющихся специфическими для определенных групп методов диагностических исследований.

9.3.1. Пассивные физиологические исследования.

Рассматривая методические схемы исследований по группе физиологических методов, нетрудно убедиться, что для получения достоверных диагностических результатов должны быть учтены все особенности выбранного для исследования объекта. Адаптационные процессы, гомеостатические регуляторы поддержания постоянства внутренней среды, рефлекторное влияние одних функциональных систем организма на другие свойства организма, сложные компенсаторные механизмы поведения в ответ на воздействия и другие факторы ограничивают алфавит методических приемов выполнения исследований. Это находит отражение и в конкретных методах, которые собраны в две подгруппы. Как уже было отмечено, первая из них – пассивные физиологические методы, не требующие внешних организованных воздействий, а вторая – активные физиологические методы, связанные с дозированными воздействиями на организм. Необходимость организации внешних воздействий приводит к различиям методических схем проведения исследований с помощью методов из разных подгрупп.

Несмотря на разные по физической природе проявления жизнедеятельности, которые можно изучать с помощью методов первой подгруппы, всех их объединяет одна методическая схема – организм сам является источником измерительной информации – порождающее поле {}. Поэтому методическая схема очень простая (рис. 9.3), и она отражает только факт подключения измерительного преобразователя, входящего в состав аппаратного комплекса (АК), к источнику диагностической информации, в качестве которого выступает объект исследования.

Известно не более 10 измерительных эффектов, которыми можно воспользоваться при оценке состояния методами этой подгруппы, включая механические, электрические, оптические, теплофизические и другие проявления жизнедеятельности (см. рис. 9.2, группа ПФИ).

9.3.2. Активные физиологические исследования

Иная ситуация возникает для подгруппы активных физиологических методов. Здесь определяющим должен уже выступать фактор активного воздействия, от которого зависит методическая схема проведения исследований. Однако число методических схем ограничено. В качестве факторов воздействия выступают вещественные и энергетические факторы.

Для вещественных факторов характерно их введение во внутреннюю среду организма и контроль их распространения (рис. 9.4). К методам, реализующим этот подход можно отнести индикаторные методы оценки параметров кровообращения, дозированное введение лекарственных препаратов и оценка реакции организма на их действие, введение рентгеноконтрастных веществ и др. (см. рис. 9.32, группа АФИ).

Особенно интересны индикаторные методы, среди которых выделяют методы, использующие газовые (ГИ) и вещественные (ВИ) индикаторы. Газовые индикаторы (в качестве ГИ могут использоваться О₂, СО₂, С₂Н₂ (ацетилен) воздействуют на весь организм (рис. 9.4,а), а его растворение в крови определяется по артериовенозной разнице, например, путем контроля оптических характеристик крови. Вещественные индикаторы выступают в качестве "метки" той порции крови, в которую они введены (на рис. 9.4,б эта порция обозначена кружком). ВИ изменяют локально физические свойства крови – оптическую плотность (например, синька Эванса, кардиогрин и др.), температуру (охлажденные физиологический раствор), кислотность, радиоактивность и т.п. Контроль за перемещением порции крови с измененным физическим свойством позволяет измерять объемную скорость кровотока.

Для измерения мгновенной скорости кровотока нашли применение методы воздействия физическим полем, в которых поля используются в качестве фона, на котором проявляются некоторые свойства функциональных систем (рис. 9.5). В качестве таких полей могут быть использованы электромагнитное, ультразвуковое, электрическое, -излучение и др. Физическое поле создается с помощью специального генератора (ГФП) и воздействует локально на некоторую порцию протекающей в сосудах крови, при этом возникают физические явления, позволяющие зафиксировать скорость движения крови. При этом воздействующее поле {_В} и порождающее поле {} могут быть различной физической природы.

Использование проникающих излучений позволяет построить еще одну серию методических схем, общих для методов биологической интроскопии (рис. 9.6). Эта подгруппа связана с получением изображений внутренней структуры организма без его разрушения, поэтому, несмотря на разнообразие методик выполнения биоинтроскопических исследований можно определить всего лишь 4 методические схемы, в которые укладываются все известные методы.

Первая схема (рис. 9.6,а) отражает классический вариант исследования, когда на организм поступает некоторое внешнее проникающее излучение {_П}, формируемое специальным генератором (ГПИ). Очень важен выбор типа излучения, для которого организм должен быть относительно прозрачен, например, рентген или ультразвук. Излучение проходит сквозь объект, и при этом избирательно поглощается разными структурами организма. С противоположной по отношению к источнику стороне объекта устанавливается преобразователь, чувствительный к падающему излучению. Так как поток, падающий на преобразователь, промодулирован, то параметры сигнала содержат информацию о структуре облученной части организма.

Другая схема характерна, например, для радиоизотопной интроскопии (рис. 9.6,б). В этом варианте источник проникающего излучения (в виде специально приготовленного вещественного индикатора ВИ) помещается внутрь организма с помощью предварительной процедуры (заглатывание некоторого продукта, содержащего радиоизотоп, инъекция). Через некоторое время вещество с радиоизотопом избирательно накапливается в исследуемом органе. Путем регистрации его излучения удается зафиксировать положение и размеры объекта, а также его внутренние дефекты структуры.

К этой схеме близка методика проведения термографических исследований (рис. 9.6,в), когда фиксируется распределение температур на поверхности тела, источником которых могут быть собственные экзо- или эндотермические процессы, протекающие внутри организма (сравни с рис. 9.3). Отличие от радиоизотопного метода состоит только в том, что источником инфракрасного излучения служит сам организм.

В последнее время интенсивно развиваются новые наукоемкие методы биоинтроскопии, основанные на различных атомно-молекулярных эффектах (например, избирательного поглощения энергии внешнего поля), которые возникают в веществе организма в ответ на воздействие электрическими, магнитными или электромагнитными полями определенной частоты (на рис. 9.6,г - генератор физических воздействий ГФВ). Измерительные преобразователи фиксируют эти эффекты и преобразуют их в эквивалентные электрические сигналы, которые после обработки позволяют построить на экране монитора изображение внутренней структуры исследуемого органа.