Свойства организмов, изучаемые в методах пассивных и активных физиологических исследований

При разработке Классификатора свойств биообъектов, изучаемых в методах пассивных и активных физиологических исследований, целесообразно использовать физический подход, суть которого заключается в том, что главное внимание обращено на тип порождающего физического поля, т.е. того поля, с помощью которого непосредственно от объекта передается информация об изучаемом свойстве. Можно выделить несколько видов параметров, характеризующих интенсивность процессов жизнедеятельности организма, и среди них:

- линейные размеры;

- расход и вместимость;

- механические характеристики;

- электрические параметры;

- магнитные свойства;

- параметры теплопродукции и теплообмена;

- оптические характеристики;

- психологические показатели;

- физико-химические показатели.

Все параметры, кроме двух первых и двух последних групп, отражают различие порождающих полей; параметры первых групп могут изучаться с применением нескольких видов порождающих полей ( в зависимости от того, в каком поле представлена исходная информация ), а для последней группы различие в типах порождающих полей отражается в физической природе самих физико-химических показателей. Таким образом, классификатор должен включать пять групп свойств, различающихся природой порождающего поля, которое используется для их оценки.

1.Механические свойства изучаются для различных систем организма: систем кровообращения, дыхания, желудочно-кишечного тракта, мышечной системы. К механическим свойствам относятся - плотность, упругие деформации, давление, скорость распространения механического воздействия, параметры движения ( скорость и ускорение, траектория перемещения, координаты центра тяжести тела и отдельных частей и т.п. ), направление и величина сил, моменты сил, воздействующих на организм, характер распространения, поглощение и дисперсия звука и ультразвука и т.п.; изменения скорости реакций и физико-химических процессов, характера массопереноса и т.п. В качестве примеров таких медико-биологических показателей можно назвать: удельную плотность биоткани, артериальное давление, скорость распространения пульсовой волны, линейную скорость кровотока, спектр реактивных сил, возникающих при выбросе крови из сердца в периферию, спектр шумов и звуков сердца и др. Перечисленные медико-биологические показатели исследуются различными методами, такими, например, как методы механокардиографии - сфигмография, флебография, баллистокардиография, кинетокардиография, апекскардиография, динамокардиография, манометрия, тахоосциллография, механическая плетизмография, фонокардиография, методы резистографии и перфузии изолированных органов и многие их варианты.

Дополнительные возможности по изучению механических характеристик организма, особенно его внутренних органов и систем, открывают методы ультразвуковой интроскопии, относящиеся к активным методам физиологических исследований. С их помощью удается исследовать механические процессы и измерять размеры участков, параметры движения в области сердца (эхокардиография), головы (эхоэнцефалография),желудка (эхогастрография),молочной железы (маммография) и других органов.

2. Электрические свойства изучаются двумя группами методов - методами исследования пассивных электрических свойств и методами изучения электрических процессов в организме. Методы первой группы используются для изучения физических свойств, состава и структуры биотканей живого организма и изучения изменений, связанных с физиологическими процессами в организме. К электрическим параметрам следует относить электропроводимость тканей, угол диэлектрических потерь и диэлектрическую проницаемость, изменения общего импеданса и электродного импеданса в зависимости от потенциала электрода и частоты поля, дисперсию электропроводности, диэлектрической проницаемости и угла диэлектрических потерь. Примерами медико-биологических показателей, характеризующих электрические свойства организма этого типа, могут служить: импеданс и проводимость кожи и подкожных тканей, изменения импеданса и отдельных составляющих и др. Среди методов оценки электрических параметров получили распространение такие, как реография, импедансная плетизмография, дермография, кожнорезистивная реакция, электроемкостная регистрация.

Методы другой группы предназначены для изучения электрических процессов в организме, и, в частности, изучения биоэлектрических явлений. В качестве информативных параметров в этих исследованиях используются величина и направление электродвижущих сил, временные изменения этих сил, величины поверхностных потенциалов и т.п. Типичными методами этой группы являются следующие: электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография, кожногальваническая реакция и др.

3.Магнитные свойства организма еще мало изучены, тем не менее в лабораторных условиях уже исследуются параметры, характеризующие магнитное поле сердца (магнитокардиография), широкое распространение начинают приобретать методы интроскопии, основанные на явлениях ядерных магнитных и электронных парамагнитных резонансов.

4.Теплопродукция и теплообмен являются важнейшими процессами, характеризующими общее состояние организма. В качестве информативных параметров в методах, изучающих эти процессы, используются: температура тела и отдельных частей, теплопроводность, параметры теплопродукции. Такие параметры исследуются методами, относящимися к группам методов термографии, калориметрии и термографии. Для медико-биологических применений известно большое разнообразие частных методов, входящих в эти группы (см. Классификатор методов исследования).

5. Оптические свойства организма отражают отношение биотканей к воздействию оптического излучения (т.е. излучения в области ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частей спектра электромагнитного излучения). Соответствующие методы исследования позволяют изучать энергетику процессов излучения, поглощения и рассеяния лучистой энергии этого диапазона. В качестве параметров могут использоваться коэффициенты поглощения, отражения, рассеяния, оптическая плотность, коэффициент рефракции, цветовые оттенки и др. Среди методов исследования оптических свойств организма наибольшее распространение получили: фотоплетизмография, нефелометрия, фотооксигемометрия.

6.Особое значение для изучения организма, особенно активными методами, имеют методы, основанные на использовании проникающих излучений, которые приводят к различным химическим и биологическим эффектам и, как следствие, к изменениям физических и физико-химических свойств организма, таких как ионизация вещества, образование или уничтожение двойных связей, замедление роста, гибель или угнетение роста микроорганизмов, вирусов, клеток, нарушение синтеза белков и нуклеиновых кислот, генетические изменения. Однако, несмотря на такое активное воздействие на организм, в медико-биологической практике проникающие излучения нашли применение в методах интроскопии, в частности в рентгеноскопии (рентгенографии) и в методах радиоизотопной интроскопии. Эти методы позволяют оценивать ряд важных размерных характеристик органов и исследовать физиологические процессы, протекающие внутри организма.

7. Группа физико-химических свойств организма изучается методами, методически близкими к методам аналитических исследований, поэтому для ознакомления с этими свойствами следует обратиться к разделу "Свойства биопроб, изучаемых аналитическими методами".

Случайные воздействия извне могут привести к побочным эффектам, которые могут повлиять на исследуемое свойство (или характеристику). Это заставляет исследователей искать способы стабилизации существенных для исследования условий и параметров организма. Приемы решения этих задач входят в конкретные методики проведения исследований.