2 курс / Нормальная физиология / Технологии_и_методы_определения_состава_тела_человека_Мартиросов

В научных и клинических исследованиях первостепенное значение приобретает требование высокой разрешающей способности метода. В зависимости от интересующих показателей состава тела, к эталонным методам относят нейтронный активационный анализ и метод определения естественной радиоактивности всего тела (на элементном уровне), методы разведения, гидростатическую денситометрию, двухэнергетическую рентгеновскую абсорбциометрию, а также сочетание этих методов для использования в многокомпонентных моделях состава тела (на молекулярном и клеточном уровне). Революционное открытие второй половины XX в. было связано с разработкой и внедрением компьютерной и магнитнорезонансной томографии, позволяющих получать количественную оценку состава тела на тканевом уровне. Для эпидемиологических и демографических исследований большое значение имеет определение и сравнительный анализ территориальных и популяционных стандартов физического развития.

Результаты изучения состава тела используются во многих разделах клинической медицины. Соответствующие методы и технологии с успехом применяются для диагностики и контроля эффективности лечения избыточной массы тела и ожирения, сер- дечно-сосудистых, хронических инфекционных и почечных заболеваний, болезней опорно-двигательного аппарата. Например, в кардиохирургии, увеличение содержания жидкости в нижних конечностях высоко коррелирует с показателем смертности, а значение фазового угла (характеристика импеданса тела) является значимым прогностическим маркером времени дожития больных СПИДом. Мониторинг водных секторов организма, осуществляемый с использованием многочастотных биоимпедансных анализаторов, нашёл применение в интенсивной терапии и гемодиализе.

Вместе с тем, решение многих задач, возникающих в клинической медицине, лимитировано уровнем безопасности существующих технологий. Например, одним из ведущих принципов использования рентгеновской компьютерной томографии является разумный баланс между разрешающей способностью метода и дозой радиации, получаемой в ходе обследования.

В спортивной медицине на основе анализа состава тела создаются эффективные методики профессионального отбора и подготовки к соревнованиям. Наряду с антропометрией и калиперометрией применяются ультразвуковые, инфракрасные и биоимпедансные анализаторы, а также рентгеновское оборудование. На основе исследования основных показателей состава тела оценивается

161

эффективность лечебно-оздоровительных мероприятий. Массовыми потребителями технологий анализа состава тела человека становятся медицинские кабинеты при фитнес-клубах и косметологических салонах.

К перспективным областям применения методов изучения состава тела можно отнести спортивную и космическую медицину, медицину катастроф, экстремальную профессиональную деятельность. В связи с изучением причин возникновения профессиональных заболеваний и срывов адаптации большой интерес представляет характеристика нормальных и патологических изменений состава тела, характерных для конкретных видов деятельности и при адаптации к экстремальным нагрузкам и факторам внешней среды, таким как гипоксия, инсоляция, влажность, радиация, магнитное поле, давление, невесомость, стресс, сочетанные экзогенные факторы. Ввиду важности проблемы освоения новых пространств одно из направлений будущего развития может быть связано с созданием мобильных и портативных аппаратных комплексов с высокими разрешающими возможностями.

Дальнейшее развитие науки о составе тела связано с усовершенствованием уже имеющихся и разработкой новых технологий. С этой точки зрения могут представлять интерес последние достижения в области импедансной томографии (Holder, 2005), а также начало применения магнитно-резонансной спектроскопии для изучения молекулярного состава тела (Boesch, Kreis, 2000; Kamba et al., 2001; Rombeau, Rolandelli, 2001). Известны попытки применения рентгеновской денситометрии с использованием трёх энергий излучения (Kotzki et al., 1991; Swanpalmer et al., 1998).

Совершенствование технологий и методов определения состава тела человека, с учётом потребностей клинической медицины, экстремальной, профессиональной и спортивной деятельности, позволит значительно повысить эффективность решения клинических задач, коррекционных и профилактических мероприятий, и в целом, позволит осуществлять контроль за состоянием здоровья человека, в том числе при его адаптации к условиям среды обитания и профессиональной деятельности.

Приложения

Приложение 1. Этапы развития методов и технологий определения состава тела1

1847 В тканях животных обнаружен калий. Начало применения методов химического анализа для изучения обмена веществ

ворганизме (Ю. Либих)

1Соответствующие даты показаны справа от вертикальной линии. Для сравнения слева приводятся некоторые даты открытий и изобретений, важных в контексте изучения состава тела. При составлении таблицы использованы данные, приведённые в (Чердынцев, 1956; Forbes, 1999; Wang et al., 1999; Кравчук, 2001; Pierson, 2003; Ross, 2003; Скальный, 2004; Heymsfield et al., 2005).

2Некоторые химические элементы, такие как углерод, сера, медь, серебро, золото, железо, олово и свинец, известны с глубокой древности (Чердынцев, 1956; Эмсли, 1993).

163

1850 Начало применения электрометрии в научных исследованиях, появление приборов для измерения электрического сопротивления (В. Томсон)

1857 Установлен факт уменьшения с возрастом относительного содержания воды в организме животных и увеличения относительного содержания минеральных веществ (А. Безольд)

1863 Анализ нескольких трупов взрослых людей на содержание воды (Е. Бишоф)

1869 Построена периодическая таблица химических элементов (Д. И. Менделеев)

1869 Предложен наиболее популярный до сих пор индекс массы тела (А. Кетле)

1870 Появление концепции относительного постоянства внутренней среды организма как необходимого условия поддержания жизни (К. Бернар)

1880 Первое упоминание биоимпедансного метода определения электрической проводимости тканей тела (В. Томсон)

1895 Химический анализ состава тела человеческих эмбрионов и новорождённых

1896 Начало серийного производства рентгеновских аппаратов

1896 Открытие явления радиоактивности (А. Беккерель)

1900 Изобретены приборы для обнаружения инфракрасного излучения

1905 Открытие явления β-активности калия

1906 Появление концепции безжировой массы тела (А. МагнусЛеви)

1909 Предложен метод оценки мышечной массы тела на основе данных по экскреции креатинина (П. Шеффер, У. Колеман)

1910 Начало систематического изучения изотопов химических элементов, создание первого масс-спектрографа (Ф. Астон)

1915 Определение объёма плазмы крови (Н. Кейт и др.)

164

1963 Появление устройств для определения плотности тела на основе метода воздушной плетизмографии

1966 Начало применения ультразвука для определения содержания подкожного жира (Р. Бут, Б. Годдард, А. Патон)

1967 Начало применения нейтронного активационного анализа для определения элементного состава тела

1973 Разработано устройство для бесконтактного определения электрической проводимости всего тела (В. Харкер)

1977 Получено первое ЯМР-изображение тела человека (Р. Дамадьян)

1979 Начало использования рентгеновской компьютерной томографии для изучения состава тела (С. Хеймсфилд)

1979 Начало массового производства биоимпедансных анализаторов состава тела (RJL Systems, Space Labs, Valhalla Scientific)

1980 Первое применение двухфотонной абсорбциометрии в клинической практике

1982 Разработан метод двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии

1984 Начало использования магнитно-резонансной томографии для изучения состава тела (М. Фостер и др.)

1984 Определение жировой массы тела на основе метода инфракрасного отражения (Дж. Конвэй и др.)

1984 Проведено исследование состава тела человеческих трупов — Brussels cadaver study (Дж. Клэрис, А. Мартин, Д. Дринкуотер)

1989 В СССР выпущен первый серийный биоимпедансный анализатор водных секторов организма ИСГТ-1

1992 Предложена пятиуровневая многокомпонентная модель состава тела (З. Ванг, Р. Пирсон, С. Хеймсфилд)

1994 Разработано устройство BOD POD (Life Measurement Instruments, США) для определения состава тела методом воздушной плетизмографии

1997 В России начат серийный выпуск первого автоматизированного биоимпедансного анализатора АВС-01 “Медасс”

166

Приложение 2. Стандарты телосложения и состав тела спортсменов высокой квалификации, специализирующихся в некоторых олимпийских видах спорта3

3Обследованы спортсмены, входившие в основные составы сборных команд России и СССР: многократные чемпионы России, СССР, Европы и мира, олимпийские чемпионы, заслуженные мастера спорта, мастера спорта международного класса, мастера спорта СССР. Возраст обследованных составил от 16 до 25 лет, стаж занятий спортом — от 6 до 12 лет. Данные взяты из работы (Мартиросов, 1998б). В сборе экспериментального материала принимали участие ученики Э. Г. Мартиросова — сотрудники лаборатории спортивной антропологии, морфологии и генетики Всероссийского научно-исследовательского института физической культуры и спорта к.б.н. Т.Ф. Абрамова и Н.И. Кочеткова. Обозначения: n — размер выборки, x¯ — среднее значение показателя, σ — среднеквадратическое отклонение, v — коэффициент вариации. Абсолютную массу скелетных мышц, жировых тканей и массу скелета определяли по формулам Матейки.

167

168

169

170