9.3.3. Функциональные методы исследования

Особую подгруппу АФИ составляют функциональные методы исследований, связанные с оказанием дозированные воздействий физическими факторами различной природы (тепловые, электрические, магнитные и другие поля, физические на грузки) от внешнего источника воздействий и контролем реакций на воздействия. Все эти методы укладываются в одну методическую схему, изображенную на рис 9.7,а, на которой внешнее физическое воздействие обозначено как ВФВ.

К этой же группе очень близки психофизические, психофизиологические и психодиагностические методы, суть которых связана с оценкой реакций на тестовые воздействия информационного характера (ИВ). Реакции на воздействия также могут быть разнообразны и связаны с изменением медико-биологических показателей и физиологических процессов (порождающее поле {} на рис. 9.7,б) или с изменением параметров поведения (ПП) (рис.9.7,в). Расшифровка реакций и является источником диагностической информации.

9.4. Методические схемы проведения психологических исследований

9.5. Методические схемы проведения аналитических исследований

9.5.1. Требования, предъявляемые к методам лабораторного анализа

В основе выбора того или иного метода анализа лежат различные критерии: аналитические, медицинские, технико-экономические и другие, позволяющие целенаправленно выбирать метод исследования. При этом следует различать возможности метода по определению какого-либо параметра и задачи, связанные с постановкой диагноза.

Для целей клинического анализа кроме диагностических возможностей метода большое значение имеют скорость и простота выполнения лабораторного эксперимента с биопробой, а также экономичность выбранного метода. При выполнении исследований с пробами из внешней среды кроме отмеченных критериев приходится особое внимание обращать на вопросы безопасности для персонала. Таким образом, целесообразно ввести пять групп критериев [ ]:

- аналитические критерии для оценки возможностей метода – специфичность, точность, воспроизводимость, чувствительность и т.п.;

- медицинские – диагностическая значимость показателей выбранного метода, таких как длительность процесса анализа по отношению к допустимым срокам постановки диагноза, способ отбора материала БП для исследования, количество материала, необходимого для анализа и др.;

- технические - расход рабочего времени и материальных ресурсов на проведение одного исследования, которые определяются наличием необходимого оборудования и приборов, их техническими характеристиками (быстродействием, воспроизводимостью, помехоустойчивостью и др.), возможностью использования автоанализаторов, квалификацией персонала и т.п.;

- экономические – стоимость исследования, которая складывается из стоимости реактивов, их доступности, амортизационных расходов, стоимости поддержания технических средств в рабочем состоянии, заработной платы персонала и т.д.;

- безопасности – влияния реактивов на здоровье исследователей (токсичность, возможность заражения и т.д.), отсутствие травм при взятии биологических материалов на исследование и пр.

Три последние группы критериев, в основном, позволяют обосновать возможность использования соответствующего метода для массовых обследований. Более подробно некоторые из них рассмотрены ниже.

Кроме перечисленных критериев, которые носят общий характер и могут быть отнесены к любому методу анализа, существует также ряд требований, характерных для исследования каждой из двух групп объектов (БП и проб объектов из ОС), которые имеет смысл рассмотреть отдельно.

Прежде всего, отметим требования, предъявляемые к методам ЛА, которые определяются биологической природой и свойствами объекта исследования [2,5]:

- низкий энергетический уровень внутренних взаимодействий, определяющих устойчивость структурных комплексов на субклеточном, молекулярном и субмолекулярном уровнях и, как следствие этого, нестабильность, легкая травмируемость биологических материалов вплоть до утраты специфических свойств при внешних энергетических воздействиях;

- гетерогенность БП и многокомпонентность;

- сохранение биологической специфичности в узком диапазоне значений рН, ионной силы и других химических показателей;

- очень низкие концентрации активных компонентов при больших количествах примесей;

- минимальные изменения (динамика) физико-химических свойств биопробы, которые, тем не менее, являются значимыми для организма, то есть существенно влияют на процессы жизнедеятельности;

- сохранение биологической специфичности в относительно узком температурном диапазоне, следствием чего является необходимость проведения исследований при стабилизированных температурах;

- ограниченный исходный объем БП, измеряемый иногда единицами и десятками мкл.

Перечисленные выше факторы определяют выбор специальных приемов проведения исследований с биоматериалами:

- применение сравнительно мягких, по возможности неразрушающих методов обработки БП (все преобразования, входящие в технологическую процедуру анализа, должны как можно меньше изменять исходный биологический материал);

- поиск физического параметра, который соответствовал бы исследуемой характеристике БП, или методического приема трансформации ИВ в некоторый КП, физический параметр которого будет соответствовать характеристике исходной БП;

- учет посторонних факторов (методических, технологических, климатических), которые могут повлиять на результаты анализа и исказить их.

Как правило, необходимые приемы оговариваются в конкретной методике исследования, а от лаборанта требуется строгое выполнение всех преобразований БП в соответствии с методическими рекомендациями.

Исходя из вышеизложенного, можно сформулировать требования по выбору метода лабораторного исследования:

- возможность обеспечения исследования при малых уровнях воздействующих энергий и гарантии сохранения БП неповрежденной;

- обеспечение специфичности исследования, т.е. способности получать показатели именно тех компонентов гетерогенной системы, которые позволяют эффективно решить поставленную медико-биологическую задачу;

- высокая чувствительность метода, т.е. получение существенных изменений выходных параметров сигналов при малых изменениях свойств БП;

- малые размеры активной зоны применения метода;

- минимально возможное время исследования, например, за счет перехода к импульсным режимам работы.

Эти же требования, но приспособленные для методов исследования проб ОС, формулируются как:

- возможность определения следов органических и неорганических веществ, находящихся на уровне долей 10^-9 в пробе;

- достаточная селективность (специфичность);

- отсутствие сложной процедуры пробоподготовки;

- небольшая длительность выполнения исследования;

- возможность автоматизации методики (для проведения серийных анализов);

- независимость от уровня квалификации персонала;

- доступная стоимость оборудования;

- минимальные массо-габаритные характеристики анализаторов, позволяющие проводить исследование в полевых условиях;

- достаточная универсальность (определение большого количества веществ), с одной стороны, и возможность одновременного определения нескольких компонентов пробы – с другой.

Отмеченные требования, в свою очередь, определяют требования к измерительным преобразователям, например, их минимизация, высокая чувствительность, помехоустойчивость и др.

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, т.е. предварительно подготовить оборудование и объект к эксперименту, а затем подключить технические средства таким образом, чтобы получить требуемый результат с минимальными искажениями. Способ соединения объекта исследования с техническими средствами, необходимыми для выполнения эксперимента с пробой, назовем методической схемой проведения исследования. Изучение методических схем имеет большое значение для понимания особенностей выполнения различных аналитических методов.

Группа аналитических методов значительно разнообразнее группы физиологических [4] и содержит большое количество методических схем. Число их в значительно степени определяется особенностями объектов лабораторного анализа, которые, являясь неотъемлемой составляющей внутренней среды организма, представлены веществами в разных агрегатных состояниях: биологические жидкости, продукты выделений, ткани организма. Многообразие методических схем порождает и многочисленность методик, количество которых исчисляется тысячами, в отличие от методик физиологических исследований, число которых не превышает двухсот.

Анализ методических схем позволяет выявить несколько вариантов, специфичных для разных групп методов аналитических исследований. Однако все они построены с использованием основного методического приема их, который заключается в отборе пробы БП_ИС из исследуемой среды ИС (рис. 9.8). После извлечения пробы из ИС с ней можно совершать любые действия для выполнения поставленной медико-биологической задачи. Различия в методических схемах связаны с дальнейшей процедурой исследования самой пробы.

Чаще всего вещество отобранной пробы еще не является объектом аналитического исследования. Из нее формируется так называемое исходное вещество (ИВ)_БП, которое подвергается различным операциям и воздействиям в соответствии с основной технологической схемой выполнения исследования.

При анализе методической схемы основное внимание должно быть уделено качеству получаемой диагностической информации. При этом "информационное качество" можно определить, как способность аналитического метода получать исследовательскую информацию с минимальными ошибками. Подробно основные составляющие ошибок, сопровождающих процесс исследования, обсуждались в 6.3. Здесь же отметим, что информационное качество зависит не только от вида методической схемы и метода исследования. На него оказывают влияние процесс подготовки пробы к эксперименту, а также алгоритм обработки сигналов измерительных преобразователей.

Как уже было отмечено, методические схемы, реализуемые в аналитических методах, весьма разнообразны, так как проба не возвращается в организм и с ней можно делать все, что угодно. Такая свобода обращения с веществом открывает широкие возможности как по вариантам выполнения целого ряда специфических для лабораторного анализа операций пробоподготовки: дозирования, перемешивания, высушивания, термостатирования, фракционирования и др., так и по использованию различных методов измерения параметров биопроб. Для методов ЛА характерны также операции с использованием активных воздействий на вещество: химических преобразований, проникающих излучений, комбинаций физических полей и других для трансформации (ИВ)_БП вплоть до ее полного уничтожения (например, в методе пламенной фотометрии, где биопроба сжигается, а ее компонентный состав определяется путем спектрального анализа излучения атомов газового потока).

Методическая схема позволяет отразить взаимодействие различных составляющих факторов, выполнение которых необходимо при реализации соответствующего аналитического метода. При этом важно отметить, что многие методы по принципам построения методических схем совпадают, что позволяет во всем многообразии технологических схем исследований выделить несколько типовых вариантов. Подробный анализ этих схем еще не выполнен.