Научная статья на тему 'Проблемы исследования эффектов воздействия ультразвукового излучения на организм человека'

Проблемы исследования эффектов воздействия ультразвукового излучения на организм человека Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
1202
125
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УЛЬТРАЗВУК / ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ / «МАГНИТОЭНЦЕФАЛОГРАФ ИНДУКЦИОННЫЙ» / ULTRASOUND / ASSESSMENT / HARMFUL EFFECTS

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Короченцев Владимир Иванович, Коваль Василий Трофимович, Шабанов Геннадий Анатольевич, Рыбченко Александр Алексеевич, Волков Андрей Игоревич

Были проведены исследования, с целью оценить факт влияния УЗИ-исследования на состояние организма человека. Для оценки состояния использовался высокочувствительный аппарат «Магнитоэнцефалограф индукционный МЭГИ-01». Пациенту проводилось фоновое исследование на аппарате МЭГИ-01, затем стандартная процедура ультразвукового исследования, и далее контрольное исследование на МЭГИ-01. Максимальная реакция частотных ячеек «матрицы функциональных состояний», полученной на аппарате МЭГИ-01, наблюдалась через 20 минут после экспозиции ультразвуком. У отдельных лиц раздражение органа наблюдалось на протяжении 3-4 дней. Такая длительная задержка очага повышенной активности в центральной нервной системе характерна для развития выраженных дисфункций, которая может перейти в патологическое состояние.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Короченцев Владимир Иванович, Коваль Василий Трофимович, Шабанов Геннадий Анатольевич, Рыбченко Александр Алексеевич, Волков Андрей Игоревич

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

PROBLEMS OF INVESTIGATION WEAK POWER ULTRASONIC RADIATION EFFECTS ON HUMAN BODY1FEFU

Studies were conducted to assess the impact of the fact of ultrasound studies of the human condition. To assess the state used a highly sensitive apparatus induction magnetoencephalograph MEGI-01. Patient was conducted background research on MEGI-01, then the standard procedure ultrasound, and further control study on the MEGI-01. The maximum response frequency in cells of the matrix of the functional states, obtained at the MEGI-01 unit was observed 20 minutes after exposure to ultrasound. At the individual body stimulation was observed for 3-4 days. Such a long delay in the focus of increased activity in the central nervous system characterized by the development expressed dysfunction, which may progress to a pathological condition.

Текст научной работы на тему «Проблемы исследования эффектов воздействия ультразвукового излучения на организм человека»

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Смарышев М.Д. Направленность гидроакустических антенн. - Л.: Судостроение. - 1973.

- 275 с.

2. Мальцев В.Ю., Прокопчик С.Е. Гидроакустические волноводные антенны и перспективы их применения в технических средствах исследования океана // Подводные исследования и робототехника. - 2010. - № 2 (10). - С. 51-71.

3. Кириченко И.А., Пивнев П.П., Чаус Т.А. Увеличение эффективности антенн гидролокаторов бокового обзора путем использования криволинейной излучающей поверхности // Радиолокационные системы специального и гражданского назначения / Под ред. Ю.И. Белого. - М: Радиотехника. - 2011. - С. 812-813.

4. Кириченко И.А., Пивнев П.П. Управление направленными свойствами акустических антенн для дистанционного зондирования шельфа океана // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2011. - № 9 (122). - С.67-72.

Статью рекомендовал к опубликованию к.т.н., доцент В. Л. Сахаров.

Кириченко Игорь Алексеевич - Технологический институт федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге; e-mail: igork@fep.tsure.ru; 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44, ГСП 17А; кафедра электрогидроакустической и медицинской техники; доцент.

Пивнев Петр Петрович - кафедра электрогидроакустической и медицинской техники; доцент.

Kirichenko Igor Alekseevich -Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Autonomy Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”; e-mail igork@fep.tsure.ru; GSP 17А, 44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928, Russia; the department of hydroacoustics and medical engineering; associate professor.

Pivnev Peter Petrovich - the department of hydroacoustics and medical engineering; associate professor.

УДК 612.424:613.693:615.471

В.И. Короченцев, В.Т. Коваль, Г.А. Шабанов, А.А. Рыбченко, А.И. Волков,

И.В. Гарасев

ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ

УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Были проведены исследования, с целью оценить факт влияния УЗИ-исследования на состояние организма человека. Для оценки состояния использовался высокочувствительный аппарат «Магнитоэнцефалограф индукционный МЭГИ-01». Пациенту проводилось фоновое исследование на аппарате МЭГИ-01, затем стандартная процедура ультразвукового исследования, и далее контрольное исследование на МЭГИ-01. Максимальная реакция частотных ячеек «матрицы функциональных состояний», полученной на аппарате МЭГИ-

01, наблюдалась через 20 минут после экспозиции ультразвуком. У отдельных лиц раздражение органа наблюдалось на протяжении 3-4 дней. Такая длительная задержка очага повышенной активности в центральной нервной системе характерна для развития выраженных дисфункций, которая может перейти в патологическое состояние.

Ультразвук; оценка состояния; «магнитоэнцефалограф индукционный».

V.I. Korochencev, V.T. Koval, G.A. Shabanov, A.A. Rybchenko,

A.I. Volkov I.V. Garasev

PROBLEMS OF INVESTIGATION WEAK POWER ULTRASONIC RADIATION EFFECTS ON HUMAN BODY

Studies were conducted to assess the impact of the fact of ultrasound studies of the human condition. To assess the state used a highly sensitive apparatus “induction magnetoencephalograph MEGI-01". Patient was conducted background research on MEGI-01, then the standard procedure -ultrasound, and further control study on the MEGI-01. The maximum response frequency in cells of the “matrix of the functional states", obtained at the MEGI-01 unit was observed 20 minutes after exposure to ultrasound. At the individual body stimulation was observed for 3-4 days. Such a long delay in the focus of increased activity in the central nervous system characterized by the development expressed dysfunction, which may progress to a pathological condition.

Ultrasound; assessment; harmful effects.

На сегодняшний день ультразвуковое исследование (УЗИ) является одним из самых распространенных методов медицинской диагностики. УЗИ - это исследование состояния органов и тканей с помощью ультразвуковых волн. Были проведены исследования, с целью оценить факт влияния УЗИ-исследования на состояние организма человека. Контроль исследования производился высокочувствительным аппаратом «Магнитоэнцефалограф индукционный МЭГИ-01» [7]. Аппарат предназначен для регистрации диффузной магнитоэлектрической активности головного мозга и выделения сигналов от интерорецепторов внутренних органов в системе частотных координат из 840 спектральных гармоник. Регистрация магни-тоэнцефалограммы осуществляется по двум независимым каналам в лобной области, в левом и правом полушарии. МЭГИ-01 представляет собой две пары катушек, включенных дифференциально. Конфигурация катушек и их расположение на голове выполнены таким образом, чтобы добиться максимального подавления помех (токов, наведенных промышленными магнитными полями). Используется для функционально-топической диагностики заболеваний внутренних органов и вычисления спектральных (частотных) координат очагов патологической активности в центральной нервной системе с целью последующей коррекции. Обладает высокой разрешающей способностью на уровне групп рецепторов внутренних органов и организма в целом, различает стадии воспалительного процесса в органе, признаки неконтролируемого клеточного деления. Вычисляет ряд интегральных коэффициентов для оценки уровня адаптации и здоровья. Чувствительность приемных катушек 2 пТл/см. Частотная полоса анализа - 0,1-30 Гц. Два канала - «левое» и «правое» полушарие. Время интегрирования - 160 с. Аппарат базируется на представлениях о длительнотекущих ритмических процессах в активирующей системе мозга, о пространственно частотном представлении схемы тела в соматосенсорной коре и работает в единой соматической (метамерно организованной) системе координат «Сегментарная матрица» - матрицы функциональных состояний ретикулярного общего пути. Исследования проводились на группе добровольцев с соблюдением всех этических норм. Пациенту проводилось фоновое исследование на аппарате МЭГИ-01, затем стандартная процедура ультразвукового исследования и далее контрольное исследование на МЭГИ-01. Максимальная реакция частотных ячеек «матрицы функциональных состояний», регистрируемых на аппарате МЭГИ-01, наблюдалась через 20 минут после экспозиции ультразвуком. У отдельных лиц раздражение органа наблюдалось на протяжении 3-4 дней. Такая длительная задержка очага повышенной активности в центральной нервной системе характерна для развития выраженных дисфункций или патологических состояний с изменениями в структуре органа [7].

При облучении сердца помимо данных МЭГИ-01 каждому испытуемому снималась ЭКГ до и после УЗИ. Получены предварительные данные по достоверному расширению QT интервала, что говорит об уменьшении интервала расслабления миокарда и следовательно снижении функциональных возможностей сердца.

Как видно, УЗИ все-таки вносит изменения в характеристики органов на которые был направлен ультразвук. Следовательно, ультразвуковое исследование влияет на состояние организма человека.

Известно, что УЗИ луч используется в физиологических исследованиях для экспериментального раздражения органов и различных отделов центральной нервной системы. Это свойство было использовано для тестирования диагностических возможностей магнитоэнцефалографа индукционного МЭГИ-01.

Понятно, что смоделировать у человека безопасное раздражение для таких органов, как щитовидная железа, сердце, легкие, поджелудочная железа, печень, почки и т.п. очень сложно. В этом случае мы использовали оригинальный метод зондирования участка органа ультразвуковым лучом, который на время исследований «подсвечивает» этот участок и создает повышенную активность в проекционных зонах центральной нервной системы.

Впервые воздействие ультразвука на живые организмы и нервную систему прослеживается начиная с работ Fry W.J. [1]. Использовались в основном большие мощности УЗ излучения, что могло приводить к тепловым и механическим эффектам в тканях. Так, в работе Bachtold M.R. [2] было использовано излучение мощностью 80 Вт/ см 2, частотой 0,75 МГц, длительность экспозиции 2,5-15 мин. В отдельных работах приводятся исследования по успешному возбуждению нервной ткани и при более слабых воздействиях от 30 до 500 мВт/см 2 (Young R.R., Henneman E., 1961; Dinno M.A. et al., 1989; Dalecki D., 2004; O’Brein W.D., 2007; Tyler W.J. et al., 2008 [3]).

Авторами обсуждаются различные механизмы возбуждения сфокусированным ультразвуковым пучком различных органов и отделов нервной системы - механическое, тепловое воздействие, биофизические эффекты в мембранах клеток, модуляции ионного тока и т.п. (Gavrilov L.R., Gersuni G.V. et al., 1976; Mihran R.T., Barnes F.S., Wachtel H., 1990; Tsui P.H., Wang S.H., Huang C.C., 2005; Wiliam J.Tyler, 2010 [4]). Описаны различные физиологические эффекты при фокусировке ультразвукового луча на различные подкорковые образования (Rinaldi P.C. et al., 1991; Bachtold M.R., Rinaldi P.C. et al., 1998; Hynynen K., Clement G., 2007[5]), использование локального неинвазивного ультразвукового облучения в терапевтической практике (Raso V.V. et al., 2005; Wagner T., et al., 2007[6]; Clement G.T., 2004).

Для исследования использовался ультразвуковой сканер Mundray DC-3 [7] в режиме узконаправленного луча (частота излучения 3 МГц). Время экспозиции на различные участки органов (от 3 до 10 мин), вызывающее эффективное раздражение интерорецепторов органа. Максимальная реакция частотных ячеек «матрицы функциональных состояний», регистрируемых на аппарате МЭГИ-01, наблюдалась через 20 мин после экспозиции ультразвуком. У отдельных лиц раздражение органа наблюдалось на протяжении 3-4 дней. Такая длительная задержка очага повышенной активности в центральной нервной системе характерна для развития выраженных дисфункций или патологических состояний с изменениями в структуре органа [7].

На рис. 1 показано место фокусировки ультразвукового луча в области верхушки сердца. Время экспозиции - 10 мин. Максимальная реакция в пределах всей сегментарной матрицы наблюдалась в сегменте Th5. На рис. 2 график реакции через 20 мин после экспозиции.

Аналогичное исследование было проведено на печени. Место фокусировки ультразвукового луча в правой доли печени. Время экспозиции - 10 минут. Максимальная реакция в пределах всей сегментарной матрицы наблюдалась в сегменте Th8.

В результате зондирования ультразвуковым лучом различных участков внутренних органов, анализа очаговых структурных изменений внутренних органов при различных патологических процессах, удалось подтвердить метамерную (сегментарную) организацию интероцептивного анализатора. В многочисленных исследованиях были получены частотные координаты различных участков каждого органа и их сегментарные проекции на соматическую матрицу функциональных состояний (СМ). Приведем некоторые наиболее важные результаты сегментарной привязки органов:

правое предсердие - ТЫ; левое предсердие - ТЬ2; правый желудочек сердца - ТЬ3; левый желудочек сердца - ТЬ4-5; печень - ТЬ7-ТЬ9

Как видно из приведенных исследований, ретикулярный общий путь, активирующая система мозга или пространственно-частотная матрица функциональных состояний кодирует латеральность парных органов через расположение на различных сегментарных уровнях, т. е. для надежности разносит левый и правый орган по различным центральным частотам [7].

Рис. 1. Место фокусировки ультразвукового луча в области верхушки сердца

Рис. 2. График реакции базовой функции ¥3-2 в сегментах ТН5, ТНб, ТН7

Таким образом, УЗИ-исследование однозначно раздражает интерорецепторы (висцеральные рецепторы) внутренних органов, оставляя значительный и продолжительный след в проекционных центрах коры головного мозга и подкорковых образованиях у практически здоровых людей. Можно предположить, что при наличии очагов повышенной возбудимости в органах (дисфункцию или патологическое состояние) такое воздействие создает предпосылки для усиления возбуждения органа и может спровоцировать обострение патологического процесса.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Fry F.J., Ades H.W., Fry W.J. Production of reversible changes in the central nervous system by ultrasound // Science. - 1958. - № 127. - P. 83-84.

2. Bachtold M.R., Rinaldi P.C., Jones J.P., Reines F., Price L.R. Focused ultrasound modifications of neural circuit activity in a mammalian brain // Ultrasound Med. Biol. - 1998. - № 24.

- P. 557-565.

3. Tyler W.J., Tufail Y., Finsterwald M. et al. Remote excitation of neuronal circuits using low-intensity, low - frequency ultrasound // PLoS ONE. - 2008. - № 3(10). - P.3511.

4. Hynynen K., Clement G. Clinical applications of focused ultrasound the brain // Int.J. Hipertermia. - 2007. - № 23 (2). - P. 193-202.

5. Wagner T., Valero-Cabre A., Pascual-Leone A. Noninvasive human brain stimulation // Annu Rev. Biomed. Eng. - 2007. - № 9. - P. 527-565.

6. Шабанов Г.А., Максимов А.Л., Рыбченко А.А. Функционально-топическая диагностика организма человека на основе анализа ритмической активности головного мозга. - Владивосток: Дальнаука, 2011. - 206 с.

7. Пат. 72395 РФ. Магнитоэнцефалографический спектральный анализатор сумматор биопотенциалов головного мозга человека / Лебедев Ю.А., Шабанов Г.А., Рыбченко А .А., Максимов А.Л. // Официальный бюл. «Изобретения. Полезные модели». - 2008. - № 11.

Статью рекомендовал к опубликованию д.б.н. В.М. Чудновский.

Короченцев Владимир Иванович - Дальневосточный федеральный университет; e-mail: vkoroch@mail.ru; 690091, г. Владивосток, ул. Суханова, 8; тел.: 84232450982; кафедра приборостроения; зав. кафедрой; д.ф.-м.н.; профессор.

Коваль Василий Трофимович - кафедра приборостроения; к.м.н.; доцент.

Гарасёв Иван Васильевич - кафедра приборостроения; магистр.

Шабанов Геннадий Анатольевич - Научно-исследовательский центр «Арктика» ДВО РАН, лаборатория экологической нейрокибернетики; e-mail: neurokib@mail.ru; 690022, г. Владивосток, ул. Кирова, 95; тел.: +74232313321; ан.с.; к.б.н.

Рыбченко Александр Алексеевич - лаборатория экологической нейрокибернетики; заведующий лабораторией; д.т.н.; профессор.

Волков Андрей Игоревич - лаборатория экологической нейрокибернетики; аспирант.

Korochencev Vladimir Ivanovich - FEFU; e-mail: vkoroch@mail.ru; 8, Suhanova street, Vladivostok, 690091, Russia; phone: +74232450982; the department of instrumentation; head the department; dr. of phis.-math. sc.; professor.

Koval Vasiliy Trofimovich - the department of instrumentation; dr. of phis.-math. sc.; professor. Garasev Ivan Vasilevich - the department of instrumentation; master.

Shabanov Gennadiy Anatolevich - Research center “Arctica” FEB RAS; e-mail: neurokib@mail.ru; 95, Kirova street, Vladivostok, 690022, Russia; phone: +74232313321; ecological neurocybernetic laboratory; senior research assistant; cand. of boil. sc.

Rybchenko Alexander Alekseevich - ecological neurocybernetic laboratory; director of laboratory; dr. of eng. sc.; professor.

Volkov Andrey Igorevich - ecological neurocybernetic laboratory; postgraduate student.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.