Физиологические исследования
Выделяют две подгруппы методических схем физиологических исследдований. Первая из них - пассивные физиологические методы, не требующие внешних организованных воздействий, а вторая - активные физиологические методы, связанные с дозированными воздействиями на организм. Необходимость организации внешних воздействий приводит к различиям методических схем проведения исследований спомощью методов из разных подгрупп.
Несмотря на разные по физической природе проявления жизнедеятельности, которые можно изучать с помощью методов первой подгруппы, всех их объединяет одна методическая схема - организм сам является источником измерительной информации - порождающее поле {λ}. Поэтому методическая схема очень простая:
Рис. 1. Методическая схема пассивных физиологических исследований.
Она отражает только факт подключения измерительного преобразователя, входящего в состав аппаратного комплекса (АК), к источнику диагностической информации, в качестве которого выступает объект исследования. Известно не более 10 измерительных эффектов, которыми можно воспользоваться при оценке состояния методами этой подгруппы, включая механические, электрические, оптические, теплофизические и другие проявления жизнедеятельности.
Для подгруппы активных физиологических методов определяющим должен выступать фактор активного воздействия, от которого зависит методическая схема проведения исследований. Однако число методических схем ограничено. В качестве факторов воздействия выступают вещественные и энергетические факторы.
Для вещественных факторов характерно их введение во внутреннюю среду организма и контроль за их распространением. К методам, реализующим этот подход, можно отнести индикаторные методы оценки параметров кровообращения, дозированное введение лекарственных препаратов и оценка реакции организма на их действие, введение рентгеноконтрастных веществ и др.
Рис. 2. Методические схемы индикаторных методов исследования.
Особенно интересны индикаторные методы, среди которых выделяют методы, использующие газовые (ГИ) и вещественные (ВИ) индикаторы. Газовые индикаторы (в качестве ГИ могут использоваться О2, СО2, С2Н2 (ацетилен) воздействуют на весь организм (рис. 2.а). ГИ представляет собой источник дозированных воздействий на БО. Анализ данных биопроб происходит в данном случае по интенсивности растворения газа в крови (артериовенозная разница и контроля оптических характеристик крови). Вещественные индикаторы выступают в качестве "метки" той порции крови, в которую они введены (на рис. 2.6 эта порция обозначена кружком). ВИ изменяют локально физические свойства крови - оптическую плотность (например, синька Эванса, кардиогрин и др.), температуру (охлажденный физиологический раствор), кислотность, радиоактивность и т. п. Контроль за перемещением порции крови с измененным физическим свойством позволяет измерять объемную скорость кровотока.
Для измерения мгновенной скорости кровотока нашли применение методы воздействия физический полем - используются в качестве фона, на котором проявляются некоторые свойства функциональных систем (рис. 3). В качестве таких полей могут быть использованы электромагнитное, ультразвуковое, электрическое, γ-излучение и др. Физическое поле создается с помощью специального генератора (ГФП) в воздействует локально на некоторую порцию протекающей в сосудах крови, при этом возникают физические явления, позволяющие зафиксировать скорость движения крови. При этом воздействующее поле {λβ} и порождающее поле {λ} могут быть различной физической природы.
Рис. 3. Методическая схема исследований с использованием физического поля.
Использование проникающих излучений позволяет построить еще одну серию методических схем, общих для методов биологической интроскопии (рис. 4).
Рис. 4. Методические схемы интроскопических исследований.
Эта подгруппа связана с получением изображений внутренней структуры организма без его разрушения, поэтому, несмотря на разнообразие методик выполнения биоинтроскопических исследований, можно определить всего лишь 4 методические схемы, в которые укладываются все известные методы.
Первая схема (рис. 4.а) отражает классический вариант исследования, когда на организм поступает некоторое внешнее проникающее излучение {λп}, формируемое специальным генератором (ГПИ). Очень важен выбор типа излучения, для которого организм должен быть относительно прозрачен, например, рентген или ультразвук. Излучение проходит сквозь объект, и при этом избирательно поглощается разными структурами организма. С противоположной по отношению к источнику стороны объекта устанавливается преобразователь, чувствительный к падающему излучению. Так как поток, падающий на преобразователь, промодулирован, то параметры сигнала содержат информацию о структуре облученной части организма.
Другая схема характерна, например, для радиоизотопной интроскопии (рис. 4.б). В этом варианте источник проникающего излучения (в виде специально приготовленного вещественного индикатора ВИ) помещается внутрь организма с помощью предварительной процедуры (заглатывание некоторого продукта, содержащего радиоизотоп, инъекция). Через некоторое время вещество с радиоизотопом избирательно накапливается в исследуемом органе. Путем регистрации его излучения удается зафиксировать положение и размеры объекта, а также его внутренние дефекты структуры.
К этой схеме близка методика проведения термографических исследований (рис. 4.в), когда фиксируется распределение температур на поверхности тела, источником которых могут быть собственные экзо- или эндотермические процессы, протекающие внутри организма. Отличие от радиоизотопного метода состоит только в том, что источником инфракрасного излучения служит сам организм.
В последнее время интенсивно развиваются новые наукоемкие методы биоинтроскопии, основанные на различных атомно-молекулярных эффектах (например, избирательного поглощения энергии внешнего поля),которые возникают в веществе организма в ответ на воздействие электрическими, магнитными или электромагнитными полями определенной частоты (на рис. ЗЛО,г - генератор физических воздействий ГФВ). Измерительные преобразователи фиксируют эти эффекты и преобразуют их в эквивалентные электрические сигналы, которые после обработки позволяют построить на экране монитора изображение внутренней структуры исследуемого органа.
Особую подгруппу составляют функциональные методы исследований, связанные с оказанием дозированных воздействий физическими факторами различной природы (тепловые, электрические, магнитные и другие поля, физические нагрузки) от внешнего источника воздействий и контролем реакций на воздействия. Все эти методы укладываются в одну методическую схему, изображенную на рис. 5.а, на которой внешнее физическое воздействие обозначено как ВФВ.
Рис 5. Методические схемы функциональных исследований.
К этой же группе очень близки психофизические, психофизиологические и психодиагностические методы, суть которых связана с реакцией на тестовые воздействия информационного характера (ИВ). Реакции на воздействия также могут быть разнообразны и связаны с изменением медико-биологических показателей и физиологических процессов (порождающее иоле {λ} на рис. 5.б) или с изменением параметров поведения (ПП) (рис. 5.в). Расшифровка реакций и является источником диагностической информации.