Применение трансрезонансного функционального топографа для диагностики острых воспалительных заболеваний брюшной полости Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Клиническая медицина

УДК 617-073. 312

© 2013 В.В. Масляков, М.С. Громов, А.В. Брызгунов, В.И. Петросян

ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНСРЕЗОНАНСНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ТОПОГРАФА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ОСТРЫХ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВНИЙ

БРЮШНОЙ ПОЛОСТИ

В статье представлен новый способ диагностики острых заболеваний брюшной полости с помощью аппарата трансрезонансного топографа. Определены величины, характерные для нормы и острых воспалительных заболеваний брюшной полости (острый холецистит, панкреатит, аппендицит), а также опытным путем установлены точки на передней брюшной полости, отражающие эти изменения.

Ключевые слова: острые заболевания брюшной полости, трансрезонансный топограф.

Разработка и внедрение в клинику новых диагностических методов с целью повышения качества распознавания патологических состояний привели к созданию трансрезонансной функциональной топографии (ТРФ-топографии). Данный метод реализует информационно-волновой подход к диагностике состояния человека, его использование позволяет объективировать процессы, протекающие в конкретной топографической зоне [1-4].

Цель исследования: улучшить диагностику острых заболеваний брюшной полости с помощью использования трансрезонасного функционального топографа.

Выполненная работа связана с попыткой использования фундаментального свойства жидкостей, находящихся в биологических объектах, пропускать через себя электромагнитные волны миллиметрового диапазона и вызывать изменения этих волн по частоте и мощности в зависимости от функционального состояния тканей организма, а также использования разработанного на этом явлении переносимого портативного прибора. Резонансно-волновое состояние водной молекулярной системы биотканей сопровождается генерацией крайне низко-интенсивных, порядка 10-13 - 10-15 Вт, резонансных электромагнитных излучений (ЭМИ) крайне высокой частоты (КВЧ) миллиметрового (мм) и сверхвысокой частоты (СВЧ) дециметрового (дм) диапазонов. Интенсивность резонансных ЭМИ биосреды органов адекватна активности процессов клеточного метаболизма в данных органах организма. Основу работы составил анализ 1203 исследований результатов ТРФТ, выполненных с февраля 2002 года по март 2009 года.

Исследования проводились на трансрезонансных топографах, общий вид которых представлен на рис.1 и рис.2 На рис.1 цифрами указаны: 1 - СВЧ радиометр, 2 - КВЧ/СВЧ при-емно-излучающий модуль (ПИМ), 3 - блок питания модуля, 4 - управляющая клавиатура модуля, 5 - дисплей, 6 - монитор компьютера. КВЧ и СВЧ генераторы не показаны.

3 4 Ъ 6

Рис. 1. Общий вид стационарного ТРФ топографа

Рис. 2. Переносной диагностический ТРФ топограф

Данные аппараты имеют сертификат соответствия РОСС К.и.ИМ18.В00131 6943001, выданный Федеральной службой по надзору в сфере здравоохранения и социального развития № ФС 022а2005/1919 от 15.06.2005 г.

ТРФ топограф состоит из приемно-излучающего модуля (ПИМа), радиометрического приемника, блока управления и обработки информации, персонального компьютера и

программного обеспечения. Зондирующие КВЧ (мм) радиоволны от источника на фиксированной водной резонансной частоте 65 ГГцКВЧ (мм) диапазона и низкой плотности мощности не более 10 мкВт/см2, направляемые в течение 5 сек. на соответствующую топографическую область, взаимодействуют с внутренними молекулярными структурами водной компоненты биологической ткани и возбуждают в биологической ткани дополнительное, вторичное радиоизлучение на другой, более низкой резонансной частоте 1ГГц СВЧ (дм) диапазона

14 13 2 17

крайне низкой мощности ~ 10 - 10 Вт/см , но превышающую тепловую ~ 10 Вт. При этом волны приобретают информацию о структурно-функциональном состоянии внутренних органов и систем организма, находящихся в обследуемой зоне. Эти вторичные волны ретранслируются из глубины к поверхности тела, где и принимаются ПИМом. Для их реги-

18 17

страции используется высокочувствительный радиоприемник порядка Р ~ 10 -10 Вт, так называемый радиометр, настроенный на прием радиоволн на резонансной частоте1 ГГц в полосе приема ± 25 МГц. Сенсором, непосредственно воспринимающим радиосигнал с поверхности тела, служит расположенная в модуле миниатюрная, диаметром 3 см, согласованная с телом и водой, двухвибраторная полуволновая полосковая контактная антенна-аппликатор, настроенная на прием магнитной компоненты электромагнитных волн (рис. 3).

Зондирующие волны КВЧ частотой 65 ГГц и длиной волны 4,6 мм

Тело

Источ-никКВЧ

Очаг патологии

Приемно-

излучающий-

модуль

Антенна СВЧ

Вторичные диагностические волны СВЧ частотой 1 ГГц и длиной волны 300 мм

Рис. 3. Схема проведения ТРФ топографии

В зависимости, как мы считаем, от активности клеточного метаболизма изменяется концентрация свежепродуцированной кластерной воды и, соответственно, меняется интенсивность диагностического радиоотклика биоткани в большую или меньшую сторону. В отличие от радиотермографии, регистрирующей в области кожного покрова слабые температурные контрасты в пределах нескольких градусов, которые не всегда адекватны функциональному состоянию биоткани организма, в ТРФ топографии напрямую отслеживается динамическое состояние клеточного метаболизма. При этом диагностический сигнал радиоотклика биоткани по величине в 1000 раз превосходит низкий (~10"17-10"16 Вт/см2) радиотермографический уровень. Перед началом исследования выполнялась калибровка прибора на круглом,

металлическом эталоне специально подобранного диаметра. Эталон вызывал РО, наиболее соответствующий показаниям пресной воды при температуре 36,6С°. После калибровки прибора в компьютере запускалась программа для исследования, и её результаты представлялись в виде цветных картин функциональной топограммы тела пациента в двух видах - передней и задней, а также гистограммы уровней принятых радиосигналов с исследованных топографических областей на формализованных бланках. Экспериментальные результаты зависели от конфигурации электромагнитного волнового поля, создаваемого в среде взаимным расположением излучающей КВЧ антенны на резонансной частоте 65 ГГц и приемной СВЧ аппликаторной антенны на частоте 1 ГГц. В топографе была применена конструкция их совмещенного асимметричного расположения в едином приемно-излучающем модуле, так что контактные поверхности обеих антенн одновременно соприкасались с телом.

Приемно-излучающий модуль ставился перпендикулярно к поверхности тела и ориентировался таким образом, чтобы излучающая антенна располагалась строго в каудальном направлении, после чего ПИМ прижимался к телу испытуемого. Давление оказываемое на ПИМ должно было быть несильным для того, чтобы не нарушить микроциркуляцию в подлежащих тканях и не получить ложные данные. Показания величины радиоотклика с исследуемой точки на передней брюшной стенке выводились на компьютер через каждые 0,1 секунды в виде ряда данных. Измерение продолжалось около 5 секунд, и из полученных данных, автоматически, за счет встроенной программы на компьютере, вычислялось среднее значение в момент стабилизации сигнала РО. Измерения проводились в Вольтах (V), в связи с тем, что мощность РО составляла величину порядка 10-15 Вт/см2. Результаты измерения радиометром технически выводились в единицах напряжения на дисплей, и исследователь чаще сталкивался с этими цифрами, поэтому было решено РО измерять в соответствующих его мощности (Вт/см2) значениях шкалы дисплея, выдаваемых в Вольтах (V). От начала работы прибора до окончания исследования больного проходило не менее 5 мин. Из-за того, что точно локализовать проекцию очага деструкции на переднюю брюшную стенку сложно (смещаемость соседних органов, подвижность кишечника, атипичное расположение очага деструкции, спланхноптоз), мы использовали 36 точек измерения на передней и задней поверхности брюшной стенки, чтобы максимально захватить возможные участки деструкции. Основу данной методики составили ранее наработанные нами схемы по диагностике острого аппендицита (точки с литерой «а»), острого холецистита и панкреатита (цифры без букв), контрольных точек (точки с литерой «к»). Схема из 36 точек представлена на рис. 4. В завершающей части исследования мы подошли к выбору двух точек на передней брюшной стенке, в которых наиболее полно отражались изменения, происходившие при деструкции в исследуемом органе (рис. 5). Точка «6а» (нумерация по списку нашего исследования) располагалась на 2 см ниже и на 2 см правее пупка. Данная точка наиболее полно отражала изменения при заболеваниях в правой подвздошной области. Точка «7» (нумерация по списку нашего исследования) находилась на пересечении левой среднеключичной линии с горизонтальным уровнем Ь1. Эта точка отражала изменения при заболеваниях в поджелудочной железе и желчном пузыре. Достоверность результатов обследования была обеспечена применением стандартных диагностических исследований и методик, гистологических исследований, обработкой данных с помощью компьютерных программ для статистического анализа данных.

Рис. 4. Схема 36-и исследовательских точек (голубой фон) на общей машинной матрице исследований

живота (цифры в красных кольцах)

Рис. 5. Точки 6 а и 7 на передней брюшной стенке

Показатели РО группы сравнения, полученные в начале исследования у нескольких исследуемых, после статистической обработки, давали, как нам казалось, границы коридора нормы, которые совпадали с величиной РО дистиллированной воды при температуре 36,6°С. Это позволяло думать о том, что по величине РО, связанной с активностью клеточных обменных процессов (метаболизмом), можно судить о функциональном состоянии органов и систем исследуемого организма. Метод определял границы нормы РО с различных областей от 1,75 Вольт (V) или 87,5 трансрезонансных единиц (ТР ед. - обозначение шкалы прибора на тот момент времени, соответствовало процентам от 2V которое бралось за 100 ТР ед.) до 2,75V, что соответствовало 110 ТР ед.

Устанавливая коридор нормы для значений РО в группе сравнения, который лежал в пределах от 1,75V или 87,5 ТР ед. до 2,75V или 110 ТР ед., мы увидели, что превышение или снижение этих показателей не было характерно для здоровых лиц. Графически это представлено на рис. 5. Несмотря на однородные получаемые результаты величины РО с различных отделов живота, отмечалась нестабильность этих значений, связанная с уровнем физической подготовки, с правой или левой половиной живота, употреблением пищи или различных напитков. Всё это требовало применения поправочных коэффициентов и большого количества времени, что в условиях экстренной хирургии затрудняло внедрение этой методики.

При проведении ПИМом над отделами брюшной стенки, на коже отмечались границы диапазонов РО с заданным интервалом. Были выявлены стабильные зоны ослабления или усиления РО на брюшной стенке, имевшие характерный рисунок у всех исследуемых в группе сравнения. Данная методика упростила процесс регистрации сигнала и дала наглядное представление о зонах с однородным уровнем сигнала на поверхности тела. Однако она оставалась долговременной и поэтому не могла применяться в ургентной хирургии. В связи с этим было принято решение об отказе от данной методики.

Построение компьютерных виртуальных поперечных ТРФТ срезов тела человека на уровне аппендикса было связано с попыткой определить источник ЭМИ в глубине тканей по типу расчетных матриц при компьютерной томографии. Между двумя противолежащими точками на передней и задней поверхности тела в проекции интересующей нас области тела человека, чертились линии. На этих линиях через равные промежутки наносились точки со значением РО. С помощью программы М1сг080ЙЕхсе1 на основании полученных данных строилось трёхмерное изображение. С помощью этого виртуального среза делался вывод о глубине залегания и характере функциональных изменений в тканях исследуемой области. Исследования с применением данного метода также довольно продолжительны по времени (до 20 минут) и зависимы от функционального состояния окружающих тканей. Рассчитать глубину залегания того или иного органа в брюшной полости оказалось чрезвычайно сложно. В отличие от метода расчета в компьютерной томографии, где все расчеты строились на поглощении рентгеновских лучей, наша методика связана с излучающими объектами. Поэтому все известные методы расчёта определения расстояния до источника света в условиях светимости окружающей среды и возможности изменения светимости не смогли работать в условиях неизвестности данных параметров. Метод давал сведения о состоянии функциональной активности тканей в той или иной точке пространства брюшной полости (а не в органе) на данный момент времени, и при перемещении ПИМ в следующую точку показатели менялись. Для данного способа была необходима одномоментность снятия показателей со

всех точек. Средств для осуществления этой идеи у нас не было. Однако эта неудача показала большую роль скорости снятия показаний с исследуемых точек. В ходе дальнейших исследований была разработана следующая методика. Фиксированная асимметрия в расположении излучающей и приемной антенн привнесла в диагностику новый параметр физиологического состояния организма. При повороте на 180° в сагиттальной плоскости приёмно-излучающего модуля (ПИМ) на диагностической точке тела пациента показатели РО значимо различались, так как в организме присутствовали собственные радиоволновые потоки на водных резонансных частотах (±|). Радиоотклик I составлял радиосигналы двух волновых потоков - результирующего внутреннего 1=/2-/1 и собственно диагностического I. В покое эти встречные потоки уравновешиваются, и результирующий внутренний поток (1) примерно равен 0. При нарушении баланса потоков 1 становится заметно больше или меньше 0. Результирующий внутренний поток может быть как положительным Ю, так и отрицательным Ю, в зависимости от того, какой из потоков превалирует. Измерение радиооткликов в двух противоположных направлениях модуля относительно продольной оси позволяет чисто алгебраически выделить чистый диагностический сигнал и результирующий внутренний поток. В нашем топографе данная задача решается с помощью программного обеспечения. ТРФ топограф позволяет выделить диагностический сигнал в чистом виде и определить интенсивность внутренних волновых потоков в организме человека, которые несут в себе дополнительную диагностическую информацию о функциональной активности тканей. Было установлено, что наибольшая разница в величине потоков наступает при острых, внезапных изменениях в организме. Такими состояниями могут быть - бег на короткие дистанции, задержка дыхания на продолжительное время, купание в проруби, перфорация полого органа, острое начало инфекционного заболевания. Данная методика подкупает минимизацией точек. Планировалось научиться прогнозировать функциональное состояние подлежащих тканей по всего одной точке. Вместе с тем, исследуя эту методику, мы не получили четкой взаимосвязи между функциональным состоянием тканей и направлением 1. Скорее всего, направление потоков внутри тела исследуемого было столь сложным, что полностью учесть все нюансы следования потоков мы не смогли. Эта методика дала направление идее о том, что ЭМ волны внутри организма могут распространяться не только прямолинейно, от источника изучения - к коже, по прямой. Должны иметься и некие ЭМ волнопроводя-щие направления, по которым регулирующие ЭМ волны могут идти вдоль тела исследуемого, даже если это тело находится в согнутом состоянии. При исследовании первой методики (методики измерения величины принимаемого РО с различных отделов брюшной стенки) было замечено, что при исследовании областей живота, где не наблюдалось патологических изменений, вдруг повышался или понижался сигнал радиоотклика. Однако при дальнейшем исследовании патологические изменения были обнаружены в далеко расположенных от точки измерения органах. Накапливая такую базу свидетельств, мы обнаружили и точки, которые не изменяли сигнала при патологических явлениях в точке измерения и в то же время изменяли сигнал при патологических явлениях в далеко расположенных органах при отсутствии патологии брюшной полости в зоне данной точки. Было предположено наличие облегченных путей прохождения ЭМ волн по телу человека с выходом этих путей на поверхность брюшной стенки в определенных точках. На основании 180 разработанных нами точек на поверхности тела человека нами были отобраны 36 наиболее информативных точек, опреде-

ленных при первом методе исследования (рис. 4). Были выбраны две, описанные выше (рис. 5). Точка, которую мы назвали первой в нашем исследовании (точка №7 в проекции хвоста поджелудочной железы на переднюю брюшную стенку на уровне проекции на переднюю брюшную стенку Ь1 слева по среднеключичной линии), была ассоциирована с острыми заболеваниями правой подвздошной области. Точка, которую мы назвали второй (точка №6а в нашем исследовании, располагавшаяся на передней брюшной стенке на 2 см правее и на 2 см ниже пупка), отражала изменения в желчном пузыре и поджелудочной железе.

Заключение. Анализ результатов поверхностного картирования позволяет надеяться, что благодаря простоте и ненагрузочности для пациента, высокой чувствительности к патологическим изменениям транс-резонансной функциональной топографии, графическое представление результатов обследования методом Транс-резонансной функциональной топографии будет широко использовано в дифференциальной диагностике различных патологических состояний внутренних органов. Разработанные методики обследования пациента позволили стандартизировать диагностическую процедуру и получить сопоставимые для анализа графические изображения результатов обследования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Петросян В.И. Транс-резонансная функциональная топография. Биофизическое обоснование / В.И. Петросян [и др.] // Миллиметровые волны в биологии и медицине. - 2003. - № 1 (29). - С. 23-26.

2. Громов М.С. Оптимизация хирургической помощи больным распространённым раком желудка в общехирургическом стационаре: автореф. дис. ... докт. мед. наук. - М.: Ин-т, 2003. - 43 с.

3. Бакуткин В.В. Использование волн ММ-диапазона в диагностике постхирургических передних увеитов / В.В. Бакуткин [и др.] // Миллиметровые волны в медицине и биологии, 2004, №4 (36), с. 52-58.

4. Терехов И.В. Компьютерный анализ в ТРФ топографии для дифференциации и локализации очагов патологии в маммологии и пульмонологии / И.В. Терехов [и др.] // Миллиметровые волны в биологии и медицине. -2005. - №1 (37). - С. 56-66.