Научная статья на тему 'Магнитоэнцефалограф индукционный для функционально-топической диагностики заболеваний внутренних органов'

Магнитоэнцефалограф индукционный для функционально-топической диагностики заболеваний внутренних органов Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

CC BY
289
43
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АКТИВИРУЮЩАЯ СИСТЕМА МОЗГА / ОСЦИЛЛЯТОРНАЯ МОДЕЛЬ / СЛАБЫЕ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ / ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МОЗГА / ИНДУКЦИОННЫЕ КАТУШКИ / BRAIN ACTIVATING SYSTEM / OSCILLATOR MODEL / WEAK MAGNETIC FIELDS / ELECTRICAL ACTIVITY OF CEREBRUM / INDUCTION COILS

Аннотация научной статьи по медицинским технологиям, автор научной работы — Лебедев Юрий Альбертович, Шабанов Геннадий Анатольевич, Рыбченко Александр Алексеевич

Для исследования диффузной электрической активности неспецифической активирующей системы мозга был использован способ регистрации слабых магнитных полей с помощью индукционных катушек. В работе показано, что глобальная магнито-электрическая активность мозга содержит ритмические компоненты, связанные с деятельностью интерорецепторов внутренних органов. Обсуждаются вопросы регистрации частотных и пространственных координат очага патологически усиленного возбуждения, оценки функции внутреннего органа, определения стадии воспалительного процесса. Обсуждаются вопросы разработки магнитоэнцефалографа индукционного для диагностики заболеваний внутренних органов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по медицинским технологиям , автор научной работы — Лебедев Юрий Альбертович, Шабанов Геннадий Анатольевич, Рыбченко Александр Алексеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Магнитоэнцефалограф индукционный для функционально-топической диагностики заболеваний внутренних органов»

found that MDA-modified LDL have lower electrophoretic mobility than MG-modified and MGL-modified LDL. It was indicated the strong positive correlation between levels of MDA-modified LDL and total cholesterol as well as LDL cholesterol in blood of patients with postinfarct cardiosclerosis (r=0,82 and r=0,83 correspondently, p<0,05). It is discussed the possibility of MDA-modified LDL analyses as diagnostic and prognostic biomarker.

Key words: modified LDL, oxidative stress, carbonyl stress, atherosclerosis, diabetes mellitus

Lankin V.Z. - Doct. Biol. Sci., professor, head of lab. for free radical research Tikhaze A.K. - Doct. Med. Sci., professor, leading researcher of lab. for free radical research Kumskova E.M. - junior scientist of lab. for free radical research, e-mail: elena kumskova@gmail.com Konovalova G.G. - Cand. Biol. Sci., senior researcher of lab. for free radical research Vlasik T.N. - Cand. Biol. Sci., Head of lab. for bioengineering Research Viigimaa M. - Doct. Med. Sci., professor, Head of medical department

УДК 612.424:613.693:615.471

МАГНИТОЭНЦЕФАЛОГРАФ ИНДУКЦИОННЫЙ ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТОПИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ

Юрий Альбертович ЛЕБЕДЕВ, Геннадий Анатольевич ШАБАНОВ,

Александр Алексеевич РЫБЧЕНКО

Международный научно-исследовательский центр «Арктика» ДВО РАН, Владивосток - Магадан

Для исследования диффузной электрической активности неспецифической активирующей системы мозга был использован способ регистрации слабых магнитных полей с помощью индукционных катушек. В работе показано, что глобальная магнито-электрическая активность мозга содержит ритмические компоненты, связанные с деятельностью интерорецепторов внутренних органов. Обсуждаются вопросы регистрации частотных и пространственных координат очага патологически усиленного возбуждения, оценки функции внутреннего органа, определения стадии воспалительного процесса. Обсуждаются вопросы разработки магнитоэнцефалографа индукционного для диагностики заболеваний внутренних органов.

Ключевые слова: активирующая система мозга, осцилляторная модель, слабые магнитные поля, электрическая активность мозга, индукционные катушки

Проблема оценки и прогноза текущего состояния индивидуального здоровья, контроль над изменением его уровней, коррекции психофизиологических нарушений и выраженных дисфункций приобретает все большее значение в целом, и особенно, для лиц, деятельность которых требует большого психоэмоционального, физического напряжения, являющегося риск-фактором нарушений жизненно важных функций. Поэтому так важен донозологи-ческий подход к оценке здоровья, так как с его помощью могут быть выявлены начальные, еще обратимые изменения в организме, вызванные неблагоприятными воздействиями окружающей среды или длительным профессиональным стрессом. Однако, несмотря на очевидную актуальность данной про-

блемы, удовлетворительного решения ее на сегодняшний день пока нет.

В лаборатории экологической нейрокибернетики МНИЦ «Арктика» ДВО РАН разработан магни-тоэнцефалограф индукционный, который позволит реализовать диагностику заболеваний внутренних органов человека на основе регистрации и анализа ритмической активности головного мозга. Появляется возможность проводить системный анализ целостной деятельности организма, функциональнотопическую диагностику выраженных дисфункций и заболеваний внутренних органов на ранних стадиях.

Нами последовательно разрабатывается представление об активирующей системе мозга (АС) как

Лебедев ЮА. - вед. математик лаб. экологической нейрокибернетики Шабанов Г.А. - к.б.н., ст. науч. сотр. лаб. экологической нейрокибернетики

Рыбченко А.А. - д.т.н., профессор, зав. лаб. экологической нейрокибернетики, е-таИ: neurokib@mail.ru

системе связанных многочастотных осцилляторов [1]. С помощью узкополосной фильтрации и сум-мации за время 160 сек в фоновой активности мозга были выделены длительнотекущие ритмические процессы (глобальный ритм), характерный для неспецифической управляющей системы. Отработаны основные параметры фильтров - полоса захвата, частотное расстояние между центральными частотами, закон распределения центральных частот и т.п.

Разработаны принципы выделения очага патологически-усиленного возбуждения (торможения) в ЦНС, приводящего к развитию выраженной дисфункции и в последующем к структурным изменениям в органе.

Достоверно доказано, что по относительной активности различных групп висцеральных рецепторов возможно дифференцировать стадии воспалительного процесса внутреннего органа: мышечный спазм, гипоксию, гиперемию, активное воспаление, отек, регенерацию органа.

Экспериментально показано, что в физиологических условиях покоя основная доля глобальной ритмической активности АС связана с восходящим потоком афферентации с фоновоактивных инте-рорецепторов вегетативной нервной системы. Для каждой группы ритмически активных рецепторов внутренних органов характерна своя центральная частота. Эти данные легли в основу серии исследований по обоснованию возможности функциональнотопической диагностики заболеваний внутренних органов.

При выделении из суммарной электрической активности головного мозга ритмов, связанных с активностью рецепторов внутренних органов, оказалось важным получить для анализа диапазон частот не менее чем от 30 до 0,1 Гц. При использовании стандартных потенциальных электродов частотная область 0,5-0,1 Гц оказывалась насыщенной большим количеством артефактов, что вызывало ненадежность и плохую воспроизводимость получаемых результатов. Как альтернатива была апробирована возможность регистрации диффузной электрической активности мозга с помощью индукционных катушек.

Первая магнитоэкранированная комната была построена в Национальной магнитной лаборатории им. Ф. Биттера примерно в 1967 г. И уже в 1968 году Д. Коен опубликовал первое сообщение о регистрации магнитоэнцефалограммы (МЭГ) методом усреднения с помощью индукционных датчиков при использовании электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в качестве опорного сигнала. Через 4 года появилось сообщение о возможности прямой регистрации МЭГ с помощью сверхпроводящего квантового ин-

терференционного датчика (СКВИД) в магнитоэкранированной комнате. Еще через 2 года финские исследователи сообщили о возможности прямой регистрации МЭГ с помощью градиентометрической схемы СКВИДа в неэкранированных условиях пригородной зоны (в деревянном домике). Обнаружили значимое совпадение спектров МЭГ и ЭЭГ на отдельных участках записи в диапазоне альфа-ритма.

Магнитоэнцефалограф в нашем исполнении представляет собой две дифференциальные пары катушек. Активные катушки расположены в лобных областях - слева ^л) и справа^п). Дифференциальные катушки ^о) расположены в теменной области и приподняты над головой так, чтобы мозговые магнитные поля были значительно ослаблены. Таким образом, активные катушки образуют идеальное монополярное отведение, а вся система защищена от внешних магнитных полей дифференциальным включением катушек.

Магнитоэнцефалограф индукционный (МЭГИ) предназначен для регистрации диффузной активности левого и правого полушарий преимущественно в лобной области. Способен работать в неэкраниро-ванном помещении. Отсутствуют проблемы индифферентного электрода и всех артефактов, связанных с ненадежностью перехода электрод-гель-кожа. Сигнал практически не реагирует на движение глаз и моргание, сильно реагирует на покашливание и произнесенное слово. Время подготовки МЭГИ к работе не более трех минут. Возможна работа с забинтованной головой. Следует учитывать, что МЭГИ с такой ориентацией активных катушек регистрирует магнитные диполи, возникающие в тангенциальных волокнах и клеточных элементах поверхностного слоя коры мозга. Ряд авторов считают, что этот наиболее древний слой коры связан с регуляцией функционального состояния мозга, модуляцией активности радиальных клеточных корковых колонн, стволовыми проекциями в кору, диффузной активностью, сигнализацией о боли и т.п. Такое расположение катушек позволило значительно уменьшить артефакты различного происхождения в низкочастотной области (менее 0,5 Гц) и устойчиво регистрировать электромагнитные излучения головного мозга человека в частотном диапазоне от 27 Гц до 0,13 Гц. Применялись цифровые усилители биопотенциалов с шумом в исследуемой полосе не более 1-2 мкВ, цифровой фильтрацией-подавлением сигнала выше 30 и ниже 0,1 Гц. Спектральная оценка проводилась с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ). При спектральном анализе использовалось программное разбиение частотной оси на 840 частотных полос (полосовая фильтрация). Ширина полосы непостоянна и составила 3 % от центральной частоты. По-

павшие в полосу амплитуды спектральных частот в результате БПФ-преобразования интегрировались.

На выходе каждого полосового фильтра в результате операции суммации с временем 160 сек выделялись только повторяющиеся события. Указанным методом регистрировались длительнотекущие ритмические процессы с измерением амплитуд их частотных составляющих.

Изучение влияния различных селективных фармакологических блокаторов и агонистов различных групп рецепторов внутренних органов показало, что функциональный покой или «невмешательство» коры связано с повышением амплитуды. синхронизацией полушарий в соответствующих спектральных областях по данным МЭГ Раздражение, латеральная асимметрия периферических рецепторов ведет к выраженному снижению амплитуды спектральной оценки и десинхронизации полушарий. Активное

торможение периферических рецепторов вызывает выраженное повышение амплитуды и одновременно асимметрию левого-правого полушарий.

Эффективность использования МЭГ для регистрации и анализа ритмической активности биопотенциалов головного мозга позволила приступить к разработке диагностических критериев и базы медицинских знаний для решения задач функциональнотопической диагностики выраженных дисфункций и патологии внутренних органов.

Литература

1. Shabanov G.A., Rybchenko A.A., , Maximov A.L. Theoretical and experimental approaches to the grounds of oscillator model of the brain activating system // Intern. J. Psychophysiolgy. 2008. 69 (3): 278 p.

INDUCTION MAGNETOENCEPHALOGRAF DESIGNED FOR FANCTIONAL TOPICAL DIAGNOSTICS OF INTERNALS DISEASES

Yury Albertovich LEBEDEV, Gennady Anatolyevich SHABANOV, Alexander Alexeevich RYBCHENKO

International Research Center “Arctica” FEB RAS, Vladivostok-Magadan

The recording of weak magnetic fields by induction coils was used for research of diffuse electrical activity of nonspecific activating system of cerebrum. The research shows that the global magnetic electrical activity of cerebrum contains rhythmic components that are associated with the activity of interoreceptors of the internals. The problems revealed in the research are the problem of frequency and spatial data registration of pathologically intensified excitation focuses, problem of evaluation of function of the internals, problem of estimation of inflammatory process stage.

Key words: brain activating system, oscillator model, weak magnetic fields, electrical activity of cerebrum, induction coils

Lebedev Yu.A. - mathematician of lab. of ecological neurocybernetics

Shabanov G.A. - Cand. Biol. Sci., senior researcher of lab. of ecological neurocybernetics

Rybchenko A.A. - Doct. Techn. Sci., manager of Laboratory of ecological neurocybernetics, e-mail: neurokib@mail.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.