Skip to Content

ТРФ-топография в хирургии: экспериментальное обоснование лечебно-диагностических возможностей

ID: 2011-02-24-A-1219
Оригинальная статья
ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздравсоцразвития России

Резюме

Цель настоящей работы – выяснить, какую информацию несет регистрируемое при трансрезонансной функциональной топографии (ТРФ-топографии) электромагнитное излучение (ЭМИ), и для чего она может использоваться в клинической практике. Диагностические возможности ТРФ-топографии были продемонстрированы в нескольких сериях опытов с моделированием типовых патологических процессов (артериальной ишемии, венозного полнокровия, постишемической гиперемии, гипер- и гипотермии). Эти изменения регистрируются ТРФ топографом, что позволяет использовать его с диагностической целью в хирургической практике.

Ключевые слова

трансрезонансная функциональная топография

Введение

Радиоволны различной длины сегодня широко используются в медицине с лечебной целью. Накоплен опыт использования радиоволн миллиметрового  и дециметрового диапазонов в хирургии. Однако далеко не всегда удается сразу оценить эффективность физиотерапевтического воздействия на патологический очаг и тем более подобрать его оптимальные параметры. В связи с этим актуальным является создание лечебно-диагностических устройств с обратной связью, позволяющих отслеживать изменения в организме в ходе лечения и корригировать терапевтическое воздействие. Оптимальным с технической точки зрения является оценка изменений собственного электромагнитного излучения тканей под влиянием внешнего лечебного радиоизлучения.  Эта задача решается в лечебно-диагностическом комплексе «Трансрезонансный функциональный топограф» (ТРФ топограф).

Метод ТРФ топографии основан на открытии двух фундаментальных явлений – явлении биологической активности радиоволн  нетепловой интенсивности миллиметрового диапазона (1965 год – группа московских ученых РАН - академик Н.Д. Девятков, Б.М. Голант, О.В. Бецкий) и явлении резонансно-волнового состояния молекулярной системы воды и водной компоненты биотканей организма человека (1995 год – группа саратовских ученых РАН - Н.И. Синицын, В.И. Петросян, В.А. Елкин). Это явление известно как «Саратовский» или «СПЕ» эффект.

ТРФ топограф был разработан в сотрудничестве с авторами данных открытий саратовским предприятием ООО «Телемак». Предварительные исследования показали, что электромагнитное излучение тканей, индуцированное внешним КВЧ полем и регистрируемое ТРФ топографом несет информацию о достаточно тонких структурно-функциональных изменениях в тканях (в частности, о водной компоненте биоткани), нередко предшествующих клиническим проявлениям патологического процесса. Не вдаваясь в технические и биофизические аспекты работы этого оборудования, укажем лишь, что одним из главных «секретов» резонансной технологии заключается в том, что принимается не прямое, а рассеянное излучение. Чтобы отделить его от прямого прием ведется не на резонансной частоте ММ излучения, а в более длинной области – в дециметровом (ДМ) диапазоне. Такое преобразование радиоволн из ММ в ДМ диапазон происходит в результате взаимодействия ММ радиоволн со средой на молекулярно-полевом уровне. И как продукт этого взаимодействия, радиоволны приобретают информацию о биофизическом состоянии тканей организма. 

В данном случае речь идет о молекулярных – субклеточных изменениях. Однако, учитывая сложную многоуровневую организацию живой материи, хотелось бы выяснить, какой вклад в получаемую при ТРФ-топографии информацию вносят морфо-функциональные изменения на тканевом и органном уровне при типовых патологических процессах.

Цель

Цель исследования - выяснить, какую информацию несет регистрируемое при ТРФ-топографии электромагнитное излучение (ЭМИ), и для чего она может использоваться в клинической практике.

Материал и методы

Эксперименты проводились на здоровых добровольцах, пациентах с воспалительными заболеваниями внутренних органов и нарушением кровообращения. Проведенные эксперименты позволили не только выяснить чувствительность оборудования, но и определить какие составляющие патологических процессов вызывают наибольшие изменения регистрируемого ЭМИ. Это, в свою очередь, упрощает разработку методик клинического использования ТРФ-топографии.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

· изучение распределения ЭМИ индуцированного внешним КВЧ полем на поверхности человеческого тела в норме;

· изучение изменения ЭМИ под влиянием гипер- и гипотермии, а также при остром изменении кровообращения в исследуемой области;

· изучение распределения ЭМИ при хроническом нарушении кровообращения и воспалении;

· изучение изменения радиоотклика на фоне лечебного воздействия ЭМИ.

ТРФ топограф состоит из радиометра, клавиатуры управления, индикатора, приемно-излучающего модуля, блока питания КВЧ-генератора, персонального компьютера (рис. 1) и программного обеспечения. Диагностическая часть комплекса – приемно-излучающий модуль – состоит из КВЧ-генератора и приемной антенны, подключенной к радиометру. Лечебная часть комплекса имеет излучающую антенну пирамидальной формы.

При обследовании объект (тело человека) облучается электромагнитными колебаниями в КВЧ-диапазоне на частотах, на которых существует эффект резонансной прозрачности, заключающийся в достаточно глубоком проникновении волн в толщу воды или водосодержащего объекта.

Облучение производится с помощью твердотельного КВЧ-генератора с выходным уровнем мощности ~ 0,3-0,5 мBт. Направляемые на соответствующую топографическую область волны взаимодействуют с внутренними молекулярными структурами водной компоненты биоткани и возбуждают в биосреде дополнительное, вторичное радиоизлучение на другой, более низкой резонансной частоте в СВЧ-диапазоне.

Сенсором, непосредственно воспринимающим радиосигнал с поверхности тела, служит согласованная с телом и водой контактная антенна-аппликатор, настроенная на прием магнитной компоненты электромагнитных волн. Она накладывается на поверхность тела в пределах исследуемой анатомической области. Время экспозиции на каждой точке 1-2 сек.

Распределение сигнала на поверхности тела изучали у здоровых лиц в возрасте от 20 до 40 лет. Обследовано 40 человек. С цель изучения влияния температурного воздействия и нарущений кровообращения было обследовано 86 здоровых добровольцев в возрасте от 20 до 30 лет.

Результаты

Исследование температурного влияния проводились на 24 здоровых добровольцах в возрасте 20-25 лет. Исходный уровень ЭМИ регистрировали в верхней трети предплечья по передней поверхности на обеих руках. Измерение проводилось трижды в трех маркированных точках. Для правой руки среднее значение составило 17473,2±2739,53 мВ, а для левой руки -  17098,9±2905,57 мВ (отличие статистически не достоверно, p>0,05). Затем на правой руке исследуемую область обкладывали пузырями со льдом, а на левой – грелками. Через 20 минут измерения повторяли. В месте воздействия на обеих руках отмечалась гиперемия кожи и изменение температуры (пальпаторно) по сравнению с соседними областями. Среднее значение сигнала после воздействия холода составило 19039,0±2139,43 мВ, а после согревания - 17853,56±2354,85 мВ. Возрастание уровня сигнала статистически значимо в обоих случаях (p<0,05). При этом после теплового воздействия регистрировался не такой высокий сигнал, как после охлаждения тканей.

В следующем эксперименте моделировалась острая ишемия и венозное полнокровие. Исходный уровень ЭМИ регистрировался аналогично предыдущему опыту в верхней трети предплечья в трех точках (по три измерения в каждой точке). Исследование проводилось на 22 добровольцах в возрасте 20-25 лет. Среднее значение сигнала для правой руки составило 16821,9±2139,89 мВ, для левой руки – 16649,7±2065,94 мВ. Затем на плечи накладывали манжетки от манометра и накачивали справа до давления 80-90 мм рт. ст., а слева – до 180-190 мм рт. ст. Таким образом, справа сохранялся артериальный кровоток, но прекращался отток крови, а слева прекращался и приток, и отток крови.

Через 5 минут, не снимая манжеток, повторяли измерение ЭМИ в отмеченных точках. Этого времени было достаточно для развития венозного полнокровия справа – наблюдалось набухание вен, цианоз, испытуемые отмечали парестезии. Левая рука в свою очередь была бледной, также отмечались парестезии, что свидетельствовало о развитии острой ишемии. Как при венозном стазе, так и при острой ишемии отмечено увеличение мощности излучения до 17449,9±2134,84 мВ и 17136,64±1756,59 мВ соответственно. Однако лишь при венозном полнокровии эти изменения были статистически значимы (p<0,05). Следовательно, именно полнокровие тканей (в данном случае венозное) определяет усиление ЭМИ. При острой ишемии объем кровеносного русла остается неизменным, т.е. количество жидкости в тканях остается прежним. Повышение сигнала может быть обусловлено в данном случае усилением обменных процессов. В условиях нарастающей гипоксии запускается ряд компенсаторных биологических процессов приводящих к структурно-функциональным изменениям в тканях. Эти изменения не достигают в условиях эксперимента клинической значимости, но проявляются усилением ЭМИ. Способность ТРФ-топографа регистрировать столь тонкие изменения свидетельствует о его высокой чувствительности.

В ходе испытаний потребовалось исправить технические недостатки приемно-излучающего модуля, что сопровождалось изменением настройки модуля. В результате принимаемый сигнал уменьшился на 3000-4000 мВ, хотя минимальные и максимальные значения сигнала остались прежними. Такой разброс показателей возможен при использовании разных модулей. Поэтому в разрабатываемых медицинских методиках использовались относительные ТРФ единицы. Для проверки корректности ранее сделанных выводов последний эксперимент был выполнен повторно с новым приемно-излучающим модулем.  Исследование проведено на 12 добровольцах того же возраста. Измерения проводили в верхней трети предплечья до наложения манжетки от аппарата для измерения давления, через 5 минут после ее наложения и сразу после снятия. В результате после ликвидации острой ишемии на левой руке получали постишемическую гиперемию, а на правой руке, наоборот, полнокровие ликвидировалось. Результаты эксперимента представлены в табл. 1.

В третьей серии опытов на 28 добровольцах с использованием лечебного модуля было обнаружено, что увеличение радиоотклика при постишемической гиперемии происходило в меньшей степени после предварительного лечебного воздействия. В эксперименте моделировалась артериальная ишемия, венозное полнокровие и постишемическая гиперемия на верхней конечности (методика описана выше). Однако перед наложением жгута с одной стороны проводилось лечебное воздействие (5 мин), которое продолжалось и в ходе компрессии. Контролем служила вторая конечность, на которую не осуществлялось лечебное воздействие. В таблице 2 представлены результаты экспериментов. При моделировании венозного полнокровия ЭМИ менялось в одинаковых пределах на фоне компрессии и после нее не зависимо от лечебного КВЧ воздействия. На фоне артериальной ишемии также регистрировали одинаковое увеличение ЭМИ на обеих конечностях. А вот после прекращения компрессии на стороне, где осуществлялось лечебное воздействие, сигнал снижался. В то время как на противоположной руке на фоне постишемической гиперемии отмечалось достоверное увеличение ЭМИ. Это косвенно подтверждает возможный лечебный эффект КВЧ излучения с реализованными в приборе параметрами (повышение устойчивости к гипоксии).

Обсуждение

Наиболее часто на поверхности тела регистрировался сигнал около 12000-16000 мВ. В разных областях сигнал колебался от 8000 до 20000 мВ. Максимальный сигнал всегда регистрировался над поверхностно расположенными костными структурами (при возможности плотного контакта). Больший массив тканей также всегда давал больший, но не максимальный, сигнал. Если учесть, что в более плотных тканях уровень обменных процессов не так высок, то высокий уровень сигнала определяется не функциональными, а структурными особенностями ткани. Следовательно, структура тканей (плотность и объем) влияет на распределение ЭМИ по поверхности тела. Это утверждение принципиально важно для понимания информации, которую несет регистрируемое излучение.

Предварительные исследования показали значимое повышение уровня ЭМИ при воспалении. Однако далеко не всегда этот уровень превышал максимальное значение сигнала для данной области у здоровых людей. Чаще просто менялось распределение сигнала по поверхности тела (рис. 2). Кроме того, мощность сигнала над воспалительным очагом для брюшной полости сопоставима с таковой для участков тела над реберными дугами и подвздошными костями. Это обстоятельство делает картину распределения сигнала схожей с рентгенограммой, например легких, где участок воспаления имеет такой же цвет, как и костная ткань. Эта особенность исключает зависимость сигнала от температуры тканей как при радиотермографии. Тем не менее, для исключения такой зависимости были проведены эксперименты с нагреванием и охлаждением тканей. При этом после теплового воздействия регистрировался не такой высокий сигнал, как после охлаждения тканей.

Таким образом, охлаждение и нагревание вызывает с физической точки зрения однонаправленные изменения в тканях. Следовательно, изменение температуры исследуемой области само по себе не влияет на уровень ЭМИ.

Однако изменение уровня сигнала могло быть обусловлено нарушением согласования антенны с поверхность из-за изменения диэлектрической проницаемости тканей при нагревании или охлаждении. Чтобы исключить возможную погрешность измерения и подтвердить корректность опыта был проведен дополнительный эксперимент с использованием спектроанализатора (регистрировали мощность принимаемого излучения)  и комплексного измерителя коэффициентов пропускания для измерения коэффициента стоячей волны (характеризующий свойства материала). Опыт подтвердил изменение мощности принимаемого излучения при неизменности физических свойств материала, что исключает ошибку из-за рассогласования антенны и материала при изменении температуры

Высокая и низкая температура воздействует на все уровни организации живой материи: молекулярный, клеточный, тканевой. Бесспорно, что такое воздействие изменяет функциональное состояние тканей. Однако на тканевом уровне это проявляется изменением кровотока в тканях – гиперемией. Усиленное кровенаполнение изменяет физические свойства тканей, т.е. в физическом смысле меняется структура и свойства материала, что и приводит, скорее всего, к изменению регистрируемого ЭМИ. Структурно-функциональная перестройка в тканях, вероятно, не приводит к изменению свойств, влияющих на коэффициент стоячей волны. Насколько влияют на мощность излучения изменения под влиянием температуры физико-химических свойств субклеточных структур и межклеточного вещества, а также биохимических процессов в тканях мы сказать не можем.

В следующей группе опытов увеличение сигнала при моделировании венозного полнокровия и острой ишемии было статистически достоверно (p<0,05). Следует отметить, что в обоих случаях развивается гипоксия тканей и весь комплекс реакций в ответ на острое нарушение кровообращения – изменение pH, накопление недоокисленных продуктов, выброс биологически активных веществ, повышение проницаемости сосудистой стенки, стаз крови и изменения в свертывающей системе крови. В результате физико-химических изменений внутриклеточных и внеклеточных структур растет радиоотклик в исследуемой области. Однако важную роль играет наполненность кровеносного русла. Именно большее кровенаполнение тканей при венозном полнокровии обуславливает боле высокий сигнал, чем при острой ишемии. Это подтверждается и тем, что после снятия манжетки и исчезновения цианоза и расширения вен сигнал падает, в то время как на другой руке появляется гиперемия и сигнал возрастает.

Для проверки предположения о влиянии нарушений кровообращения на уровень ЭМИ в  эксперименте исследовалось ЭМИ нижних конечностей при хронической ишемии. Обследовано 4 пациента с декомпенсацией нарушенного кровообращения с развитием сухой (2 случая) или влажной гангрены (2 случая). Измерения проводились на шести уровнях сверху вниз по задней полуокружности бедра и голени в шести точках на каждом уровне. На рисунке 3 представлены результаты  распределение ЭМИ при влажной гангрене (А, Б) и сухой гангрене (В, Г). Для каждого уровня указано среднее значение (в каждой точке выполнено по три измерения).    

Измерения проводили в зонах сниженного кровотока (бедро и голень), вне зоны некроза (некроз чаще всего не распространялся выше дистальной части стопы). Об изменении кровотока в конечностях судили по клиническим данным (осмотр, пальпация), результатам реовазографии и доплерографии. Как правило, нарушение кровотока отмечалось с двух сторон, но более выражено было на стороне некротических осложнений. Тем не менее, при сухой гангрене на бедре и голени сигнал был симметричным (рис. 3В, Г) и не отличался от нормального. При влажной гангрене ЭМИ усиливалось с уровня появления отека. Например, средняя треть бедра и ниже (рис. 3А – уровень 2) и верхняя треть голени и ниже (рис. 3Б – уровень 4).

Данные наблюдения свидетельствуют о том, что снижение кровоснабжения тканей не меняет уровень ЭМИ до тех пор, пока ткань жива или не развиваются воспалительные изменения. Зона интенсивного излучения (выше 20000 мВ) точно совпадает с визуальной границей отека, что позволяет отнести именно это признак к наиболее сильно влияющим на мощность излучения.        

Итак, проведенные эксперименты выявили, что наибольшее влияние на уровень сигнала оказывают неспецифические структурно-функциональные изменения в тканях, развивающиеся под влиянием большинства повреждающих факторов (при нарушении кровообращения, термическом воздействии и т.д.). Очень важными составляющими этих изменений являются отек и полнокровие. Все эти проявления патологического процесса могут иметь место при большом количестве заболеваний, но наиболее достоверно обнаруживаются при воспалении. Таким образом, ТРФ-топограф может быть использован для диагностики воспалительных изменений в органах, а высокая чувствительность прибора позволяет отслеживать динамику воспалительного процесса.

Заключение

Таким образом, структурно-функциональные изменения в тканях при острой ишемии, венозной и артериальной гиперемии сопровождается достоверным увеличением ЭМИ, индуцированного внешним КВЧ-полем. Эти изменения достоверно регистрируются ТРФ топографом, что позволяет использовать его с диагностической целью в хирургической практике.  Совместное использование лечебного и диагностического модулей позволит оптимизировать физиотерапевтическое воздействие ЭМИ и корригировать его в ходе лечения.

Литература

нет

Таблицы

Таблица 1. Электромагнитное излучение верхней конечности при нарушении кровообращения (М±σ, мВ)

Исследуемая область

Исходный уровень сигнала

Моделируемый процесс

Уровень сигнала

Моделируемый процесс

Уровень сигнала

Правая рука

12796,8±3261,66

Венозное полнокровие

14348,0±3211,48

Восстановление венозного оттока

13828,8±2613,65

Левая рука

12833,7±3430,03

Острая ишемия

13930,5±3009,40

Постишемическая гиперемия

14247,4±3132,23

Таблица 2. Радиоотклик  при нарушении кровообращения на фоне лечебного воздействия ЭМИ

Исследуемая область

Исходный уровень сигнала

Лечебное воздействие

Уровень сигнала (мВ)

Моделируемый процесс

Уровень сигнала (мВ)

Венозное полнокровие

Правая рука

12218 мВ

ДА

14109

Восстановление венозного оттока

13348

Левая рука

11788 мВ

НЕТ

14479

Восстановление венозного оттока

13266

Острая ишемия

Правая рука

11057 мВ

ДА

11907

Постишемическая гиперемия

11828

Левая рука

11466 мВ

НЕТ

12009

Постишемическая гиперемия

12187

Рисунки

Рис. 1. ТРФ-топограф: блок схема и общий вид комплекса (А – приемно-излучающий модуль, Б – лечебная антенна, В – радиометр)
Рис. 2. Распределение ЭМИ на передней брюшной стенке у здорового человека (А) и при остром аппендиците (Б)
Рис. 3. Электромагнитное излучение нижних конечностей при хронической ишемии с развитием гангрены (А, Б – влажная гангрена; В, Г – сухая гангрена)
5
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (2 голоса)



Яндекс.Метрика