Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_1678_Библиотеки_им_академика_М_И_Перельмана
.pdf
151
Экспериментально показано, что в физиологических условиях покоя
основная доля глобальной ритмической активности АС связана с восходящим
потоком афферентации с фоновоактивных (постоянно активных)
интерорецепторов вегетативной и соматической нервной системы [10, 22]. Для
каждой группы ритмически активных рецепторов внутренних органов
характерна своя базовая центральная частота и специфический ритмический
паттерн, который формирует АС мозга. Эта концептуальная модель легла в
основу серии исследований по обоснованию возможности функционально-
топической диагностики заболеваний внутренних органов на основе анализа
ритмической активности головного мозга [18].
Проекция висцеральных рецепторов на частотные ячейки матрицы
множества функциональных состояний АС мозга была отработана по двум
направлениям. По оси Х – изучалась сегментарная принадлежность различных
участков внутренних органов, что позволяло верифицировать наблюдаемые
процессы за счет раздражения внутреннего органа при проведении биопсийных
проб (выполненных по медицинским показаниям), или точечным воздействием
узконаправленным ультразвуковым лучом [43]. Исследовались так же
пациенты с точно локализованным патологическим очагом раздражения
внутреннего органа. На рис.72 показан пример выявленной сегментарной
принадлежности различных отделов желудочно-кишечного тракта.
Рис.72. Зоны точечного раздражения желудочно-кишечного тракта в результате
выполнения биопсии по медицинским показаниям и сегменты матрицы функциональных
состояний (ось Х) с максимальной реакцией на пробу.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
152
По оси Y – исследовалась модальность висцеральных рецепторов. Здесь
использовались различные фармакологические препараты – блокаторы или
агонисты различных висцеральных рецепторов, стимуляция либо торможение
множества функций внутренних органов. На рис.73 представлен обобщенный
результат этих исследований. Спектральные участки матрицы от F1 до F7
последовательно отражают представительство пяти групп основных тканевых
слоев внутренних органов – мышцы, нервную, соединительную и
эпителиальную ткани. Для увеличения разрешающей способности по оси Y,
пришлось каждый спектральный отрезок Fi разделить еще на пять равных
отрезков, увеличив общее число частотных ячеек матрицы до 840. При этом
удалось выделить спектральные линии характерные для адренорецепторов β1 и
β2, дофаминовых рецепторов D1и D2 и т.п. Изучение влияния различных
селективных фармакологических блокаторов и агонистов различных групп
рецепторов внутренних органов показало, что повышенная функциональная
активность эффектора связана с повышением амплитуды, синхронизацией
полушарий в соответствующих узких спектральных областях. Снижение
функциональной активности периферических рецепторов - ведет к
десинхронизации полушарий, асимметрии спектральной оценки. Активное
торможение функции органа - выраженное снижение амплитуды спектральной
оценки обоих полушарий и потери функциональной подвижности.
Рис.73. Основные принципы проекции различных групп висцеральных рецепторов на
матрицу множества функциональных состояний АС мозга. По оси X расположены сегменты
матрицы, по оси Y – модальность висцеральных рецепторов, тканевые слои и их частотные
границы.
Приведем частотные полосы для некоторых групп висцеральных
рецепторов:
F1-3 (21,6 - 11,1Гц) - «альфа» - адренорецепторы гладкой мускулатуры;
F1-4 (15,0 - 12,7 Гц) – «бета-2» - адренорецепторы гладкой мускулатуры
бронхов;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
153
F1-5 (16,2 – 8,33Гц) – «D2» - дофаминовые адренорецепторы;
F2-1 (11,35 – 10,12 Гц) – «бета-1» - адренорецепторы артериальных
сосудов миокарда;
F2-4 (9,45 – 4,86 Гц) – «альфа» - адренорецепторы артериальных сосудов;
F3-1 (6,75 – 3,47 Гц) – «D1» - дофаминовые адренорецепторы;
F3-3 (5,4 – 2,77 Гц) – «альфа» - адренорецепторы венозных сосудов;
F3-5 (4,05 – 2,08 Гц) – «ГАМК» - эргические рецепторы;
F4-5 (2,02 – 1,04 Гц) – «мю» рецепторы боли;
F6-4 (0.36 – 0,33 Гц) – «М»-холинорецепторы железистого эпителия
простаты;
F7-1 (0,42 – 0,22 Гц) – «М»-холинорецепторы эпителия ЖКТ.
Появление в ЦНС очага патологически усиленного возбуждения
сопровождается выраженными аномалиями спектральной оценки в
соответствующей спектральной области, возрастанием градиента в соседних
областях спектра одноименного полушария, асимметрией левого и правого
полушария. Разработан способ выделения в ритмической активности головного
мозга очагов патологически усиленного возбуждения, вызывающих в
эффекторных органах выраженные функциональные и тканевые нарушения.
Исследована возможность диагностики стадий развития воспалительного и
опухолевого процесса по состоянию и соотношению активности различных
групп тканевых рецепторов Fi в очаге патологии [31]. Разработан способ
качественной оценки состояния функции органа [32].
Регистратор спектра магнитоэлектрической активности головного
мозга индукционный «МЭГИ-01»
Создание современных медицинских диагностических и лечебных
аппаратов должно опираться на известный принцип обратного
конструирования «reverse engineering», когда нужно изучить принципы и
параметры работы организма или головного мозга и далее закладывать эти
представления в аппараты. Ответы на вопросы, на каких частотах нужно
проводить спектральный анализ, с какой дискретностью, временем
интегрирования и многое другое нужно искать в функционировании самого
организма, а не опираться на технические возможности разработчиков.
В результате многолетних исследований, проведенных лабораторией
нейрокибернетики НИЦ «Арктика» ДВО РАН была создана кибернетическая
модель активирующей системы мозга, где ее нейронные сети представлены
как скопления большого числа многочастотных осциллирующих элементов.
Основная идея концепции заключается в наличии двух видов ответов на
раздражение любого периферического рецептора. Это - вызванный потенциал
(ВП) в специфических областях коры головного мозга и вызванные
осцилляции (ВО) в ретикулярных неспецифических структурах мозга.
Последние долго воспринимались как глобальный или диффузный фон
«arousal» и исследовались до сих пор именно с этих позиций. С развитием
техники, созданием аппаратуры узкополосного спектрального анализа с
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
154
большим временем интегрирования, удалось показать, что ВО специфичны по
частоте к различным раздражителям, а ретикулярные структуры мозга можно
представить как матрицу множества функциональных состояний “multiple
arousal”, которая манипулируя числом вовлеченных в активность
одночастотных осцилляторов, включается в адаптационные реакции и
избирательно поддерживает тонус эффекторов как в восходящем, так и
нисходящим направлениях. Такая концептуальная модель давно назревала и
поддерживалась рядом авторов [21, 13, 43], оказалась весьма продуктивной при
конструировании линейки аппаратов для функционально-топической
диагностики и коррекции состояний внутренних органов человека.
В этом плане были исследованы и получены основные принципы и
критерии стационарности глобальной спектрально-волновой активности
головного мозга, которые легли в основу конструирования аппарата для
регистрации и анализа спектра магнитоэлектрической активности головного
мозга [43]. Среди них:
Ретикулярные структуры мозга в совокупности представляют собой
поле многочастотных нейронных осцилляторов, многие из которых
фоновоактивны. Ритмическое взаимодействие коры и подкорковых
образований достаточно корректно объясняет теория таламо-кортикальной
реверберации, которая берет свое начало с работ Anderson, Verzeano [46, 49].
Одночастотные нейронные осцилляторы объединяются в кластеры
путем взаимодействия между собой синаптически или электромагнитным
полем, суммарная напряженность которого может достигать сотен нТл [44].
Каждый кластер в результате явления «затягивания» осцилляторов с
близкими частотами, формирует достаточно стабильную центральную частоту
Fi. Экспериментально определена средняя ширина полосы «затягивания» - 2ΔF
= Fi * 0,028 [43]. Такие частоты являются резонансными для мозга, на которых
он проявляет гиперчувствительные свойства [27].
Центральные частоты таких кластеров образуют генетически
детерминированный частотный ряд, который можно описать геометрической
прогрессией:
Fi = F
о
* q ; где F
о
= 27,0054866825932 Гц q= 2
(1/n)
; n=24.
F
о -
одна из центральных частот ряда в гц; q – множитель прогрессии;
n – выбранное число обертонов в октаве [42].
По мнению ряда авторов [15, 38], время относительной стабильности
показателей функционирования ЦНС или время устойчивости
функционального состояния активирующей системы мозга равно 2-4 минуты.
Наша оценка этого параметра составляет в среднем 160 сек [43].
Постстимульные осцилляции обычно рассматривают сразу за ВП,
рассматриваемые нами ВО обычно возникают на 20-30 минуте после нанесения
раздражения и могут продолжаться, затухая и возникая вновь, десятки и сотни
минут.
В биоэлектрической активности мозга неспецифическая активирующая
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
155
система проявляет себя как длительнотекущий ритмический процесс,
диффузно распространяющийся по мозгу, возможно в виде бегущих волн
активности [45]. Задача выделения такого «глобального» ритма
эволюционировала от использования многоканальной ЭЭГ [19] к более
простым двухканальным системам с узкополосными фильтрами и
интеграторами, настроенными на время 2-4 минуты [43, 30]. Дальнейшее
упрощение эксплуатационных характеристик подвело нас к исследованиям по
возможности регистрации глобального ритма мозга с помощью
интегрирующих индукционных катушек.
Конструкция датчиков магнитэнцефалографа. Первая
магнитоэкранированная комната была построена в Национальной магнитной
лаборатории им. Ф. Биттера в 1967г. И уже в 1968г.
появилось первое сообщение о регистрации магнитоэнцефалограммы
(МЭГ) методом усреднения с помощью индукционных датчиков при
использовании электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в качестве опорного сигнала [47].
Магнитоэнцефалограф в нашем исполнении представляет собой две
дифференциальные пары катушек. Активные катушки L1-1 (правая) и L2-1
(левая) расположены в височно-теменных областях левого и правого полушария
(рис.74).
Дифференциальные пассивные катушки L2-1 и L2-2 вынесены за пределы
головы на расстояние не менее 1м и располагаются строго в плоскостях активных
катушек. Диаметр индукционного датчика – 7см; Количество витков провода –
8000. Чувствительность такого магнитометра не менее 3,7 пТл на 1 кв. мм
поверхности катушки, при суммарном развиваемом выходном напряжении 10
мкВ. Активные катушки образуют идеальные монополярные отведения без
индифферентного электрода. Отсутствуют все артефакты, связанные с
ненадежностью перехода электрод-гель-кожа. В целом, такая схема
расположения катушек позволяет надежно снимать суммарную глобальную
электрическую активность левого и правого полушария головного мозга в
диапазоне частот от 30 до 0,1 Гц. Время подготовки аппарата к работе не более
трех минут. Возможна работа с забинтованной головой. Применение цифровой
фильтрации и дифференциальной схемы включения датчиков позволяют работать
в неэкранированном помещении [30].
Особенности спектрального анализа. Большинство результатов по
спектральному анализу ЭЭГ было получено при изучении коротких (до десятка
секунд) отрезков. Именно в таких интервалах протекает оперативная работа
мозга. Примером является метод картирования внутрикоркового взаимодействия
(КВВ) [29], основанный на анализе как частотных характеристик спектральных
компонентов, так и их пространственного распределения по коре. Не менее
существенное значение имеют длительные состояния активности мозга
(минутный диапазон), определяющие функциональный «контекст», от которого
зависят многие формы когнитивной деятельности – состояния сна-бодрствования,
эмоциогенных центров, процессы вегетативного регулирования и т.п. В нашем
случае, для спектрального анализа активирующей системы мозга выбрано время
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
156
суммации 160 сек – среднее время смены устойчивых состояний мозга (рис.75).
Рис. 74. Блок-схема магнитоэнцефалографа. L1-1 – активная катушка правая, L1-2 –
пассивная катушка правая; L2-1 – активная катушка левая, L2-2 – пассивная катушка левая.
Для изучения выбран лишь один параметр – совпадение по частоте
множества осциллирующих элементов мозга без учета состояния их фаз.
Максимальное число таких активных одночастотных элементов будет давать
максимальную спектральную оценку. Узкополосная фильтрация выполнена по
схеме предложенной в работе [33]. Спектральная оценка проводилась с помощью
быстрого преобразования Фурье. Частота опроса при вводе данных – 256 Гц.
Частотное квантование – 0,06 Гц. Использовалось программное разбиение
частотной оси на 840 частотных полос (узкополосная фильтрация). Ширина
полосы непостоянна и составляла 3% от центральной частоты. Попавшие в
полосу амплитуды спектральных частот в результате БПФ-преобразования
интегрировались. Центральной частоте присваивалась получившаяся амплитуда
интегральной спектральной оценки. Центральные частоты образовывали ряд
геометрической прогрессии с числом членов 840. Коэффициент геометрической
прогрессии – 2
1/24
. Опорная верхняя частота – 27,005 Гц.
Система частотных координат. Глобальная биоэлектрическая активность
мозга представляет собой многочастотный паттерн ВО от множества
афферентных источников множества анализаторов. Наиболее выраженной
фоновой активностью обладают постоянно активные соматическая и
висцеральная анализаторные системы. Так, по мнению А. Варбановой [10] доля
висцерального анализатора в суммарной активности ВО неспецифических
структур мозга достигает 80%. Для ориентации в бесконечно большом
пространстве частот нами была предложена матрица множества функциональных
состояний “multiple arousal”, отражающая метамерный план строения
периферической нервной системы [35, 43].
В этой работе было показано, что ВО оказались специфичными для
различных участков кожного анализатора. В эксперименте просматривается
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
157
четкая связь между участком кожи (рецептором), топографией ФМА в системе
колонок соматосенсорной коры (X,Y) и центральной частотой ВО глобального
ритма головного мозга (рис. 76).
Рис.75. Блок-схема спектрального анализа магнитоэнцефалограммы. L1-1(правый) и L2-
1 (левый) – индукционные датчики; Ус – усилители, Fn – программные узкополосные фильтры;
Sn – сумматоры; An – амплитуда спектральной оценки на выходе сумматоров; Fn –
спектральные гармоники.
Рис.76. Соматическая матрица «множества функциональных состояний» ретикулярных
структур мозга. Ось Х – томы организма или сегментарное строение периферической нервной
системы; ось Y – моды организма или специализированные группы рецепторов; ось Z –
амплитуда спектральной оценки в относительных единицах
Этот фундаментальный факт позволил представить «схему тела» помимо
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
158
известной сомато-сенсорной карты в коре, и в виде частотного поля вызванных
осцилляций, связанного по оси Х (медиолатеральное направление) с 32 кожными
дерматомами и с 7 зонами внутри каждого дерматома по оси Y (переднее-заднее
направление).
Для улучшения разрешающей способности по дерматому, каждая из 7 зон
была разделена на 5 равных участков. Аналогично, используя фармакологические
пробы, сфокусированное раздражение внутренних органов ультразвуком [43],
была получена частотная матрица “multiple arousal” для поля висцеральных
рецепторов. Оказалось удобным для полей различных анализаторов сохранить
соматическую систему координат.
Программное обеспечение позволяет суммировать, вычитать матрицы,
проводить процедуры корреляции и дисперсии между элементами матрицы,
функциями огибающими спектральные ячейки, выделять очаги аномальной
активности ячеек матрицы. Было доказано, что для достижения статистически
значимых результатов для одного обследуемого, необходим анализ 3-5 матриц
(кадров информации), снятых последовательно во времени.
Регистратор спектра «МЭГИ-01» предназначен для целенаправленного
исследования неспецифической активирующей системы головного мозга
человека. На его основе разработаны специализированные программные
продукты для:
- оценки состояния и адаптационных возможностей организма
(интегральный индекс здоровья, индекс напряжения, вегетативный индекс);
- функционально-топическая диагностика внутренних органов (выделение
координат очага патологически усиленного возбуждения, стадии
воспалительного процесса в очаге – мышечный спазм, ишемическая гипоксия,
активное воспаление, венозный стаз, регенерация органа);
- диагностика эпителиальных опухолей внутренних органов (диагностика
доброкачественной, злокачественной опухоли, координат очагов
метастазирования) [43].
Комплекс предназначен для научных исследований, применения в
практической медицине для диагностики функционального состояния организма
и внутренних органов человека.
Практические аспекты эффективного применения функционально-
топической диагностики в медицине и экологии человека. Оценка
состояния здоровья человека
Медицина несмотря на формальное провозглашение принципов и задач
профилактики заболеваний, реально имеет дело только с уже заболевшими
людьми, нуждающимися в медицинской помощи. Это означает, что она не
умеет прогнозировать и предупреждать заболевания, а лишь пассивно ожидает,
пока здоровый человек не превратится в пациента, требующего особого
внимания медицины.
Это ставит во главу проблемы здоровья ее прогностический аспект –
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
159
необходимость предсказания индивидуальной траектории движения от
здоровья к болезни, необходимость разработки методов и аппаратуры,
позволяющих объективно оценивать состояние здоровья человека.
Ивестно, что нарастание психоэмоциональных нагрузок, стресс,
хронический стресс ведут к напряжению симпато-адреналовой системы
организма (САС), срыву адаптационных механизмов, и как следствие –
развитию состояния болезни. Прогностически важным является объективное
измерение сотношения симпатических и парасимпатических механизмов
регулирования ВНС организма человека.
Среди инструментальных методик изучения состояния вегетативной
нервной системы и напряжения адаптационных механизмов наибольшее
распространение получил метод кардиоритмоинтервалографии
(вариабельности ритма сердца). На основе этого метода возможно определить
индекс напряжения регуляторных систем (ИН) характеризующий активность
симпатической регуляции. Этот показатель вычисляется на основании анализа
распределения кардиоинтервалов – гистограммы. Анализ формы гистограмм
или метод вариоционной пульсометрии наглядно демонстрирует рост
симпатической активности, рост напряжения регуляторных механизмов [4, 14,
34, 48]. Наибольшее распространение по этой методике получил программно-
аппаратный комплекс «Варикард» [37]. Помимо стресс-индекса, методика
позволяет оценить состояние здоровья человека по шкале «Светофор» - три
зоны допуска – норма, настороженность, опасность (ПАРС – индекс
активности регуляторных систем от 1 до 10 ед.).
Нами при анализе матрицы функциональных состояний и отработке
метода функционально-топической диагностики с использованием аппарата
«МЭГИ 01», были выделены ряд индексов, которые увеличивают точность
оценки адаптационных возможностей человека и интегральной характеристики
его здоровья.
Для расчета индексов была разработана специальная функция –
адаптационный потенциал базовой функции (АП Fi), которая оценивает
каждую из 35 (7х5) базовых функций Fi по максимальному размаху
амплитуды (рис. 77, 78, 79).
Смысл графика заключается в следующем. В состоянии полного покоя,
при отсутствии внешних и внутренних раздражителей, кора головного мозга не
вмешивается в деятельность эффекторов (внутренних органов), не нарушая их
автономии. Адаптационный потенциал – разница между левым и правым
полушарием тонического обеспечения разных групп рецепторов (базовых
функций) равен практически нулю. В левом и правом полушариях наблюдается
практически синхронная, согласованная активность осцилляторов (по
огибающей спектра) неспецифичекой активирующей системы мозга (рис. 77).
Наш опыт показывает, что устойчивое патологическое состояние
возникает как форма адаптации к деятельности очага патологически
усиленного возбуждения или патологической системы, локализованых в одном
из частотных диапазонов или базовых функций Fi. Не будучи в состоянии
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
160
подавить и ликвидировать патологическую систему, механизмы компенсации и
адаптации демпфируют ее деятельность, ограничивают ее возможности и
устанавливают своеобразный функциональный барьер, отграничивающий
развитие ПС и перекрывающий результаты ее деятельности.
Рис. 77. Адаптационный потенциал АП Fi, рассчитанный для каждой базовой
функции Fi; по оси ординат – амплитуда в относительных единицах.
Рис.78. Адаптационный потенциал АП Fi, рассчитанный для каждой базовой
функции Fi; по оси ординат – амплитуда в относительных единицах, асимметрия выражена в
функциях F2-2, F2-3.
В конце концов, создается сложный устойчивый комплекс из
патологических (патогенных) механизмов органно-структурного уровня с
нарушением функции группы рецепторов с одной стороны, и механизмов
компенсации и адаптации, осуществляемых центральной нервной системой, с
другой стороны [24]. Графически это выглядит как формирование устойчивого
адаптационного потенциала АП Fi (рис. 78, 79), который выражается в
компенсаторной асимметрии левого и правого полушария, в попытке
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана