Зависимость доза-эффект
Зависимостью доза-эффект называется наблюдаемое приращение вектора состояния биологического объекта при заданной дозе воздействия.
Вектор состояния организма человека содержит очень большое число компонент. При решении задач анализа и синтеза БТС проводится минимизация числа компонент (уменьшение размерности) вектора состояния.
Рис. 10.5.
Затем проводится серия измерений по схеме «воздействие-ответ». В ходе такого эксперимента постепенно повышается уровень внешнего воздействия на живую систему. Одновременно регистрируются изменения вектора состояния. По полученным данным строится функция «доза-эффект». Допустимую при воздействии дозу и, соответственно биологический эффект должен оценивать врач.
На рис. 10.5 показан пример зависимости «доза-эффект» для воздействия химического агента (ХА) на биологический объект.
Рис. 10.6.
Например, при исследовании влияния ХА на популяцию лабораторных животных, зависимости «доза-эффект» определяются следующим образом.
Берётся группа, содержащая N особей. Особи представительной статистики воздействие повторяется k раз. Подсчитывается количество особей ΔNi, для которых был зарегистрирован ответ на воздействие химических агентов (табл.10.2), а затем определяется процент особей, для которых был зафиксирован ответ на воздействие:
Таблица 10.2. Определение зависимости «доза-эффект».
| D | D1 | D2 | … | Dk |
| ΔN | ΔN1 | ΔN2 | … | ΔNk |
| P(D) |  |  | … |  |
По данным табл. 10.2 строится зависимость P(D). Типичный вид зависимости «доза-эффект» показан на рис. 10.6.
Рис. 10.7.
Доза, оказавшая воздействие на половину группы, называется полуэффективной дозой D1/2. Аналогичные графики могут быть построены также при определении летальности воздействия химических агентов на популяцию лабораторных животных. В этом случае величину D1/2 принято называть полулетальной дозой.
В качестве примера на Рис. 10.8 показана функция воздействия, полученная с использованием рассмотренной ранее экотоксикологической модели. Эффект воздействия Е определяется по отклонению численности популяции от стационарного значения, соответствующего нулевым концентрациям химических агентов:
Е(х1, х2) = 1-zst(х1, х2),
где х1, х2 – концентрации химических агентов, нормированные на пороговые значения, соответствующие полному подавлению роста популяции при нулевой концентрации соответствующей добавки; zst – стационарная численность популяции, нормированная на численность при отсутствии добавок (хi=0).
Теоретические результаты сравниваются с данными эксперимента по кинетике роста культуры Saccharomyces cerevisiae в среде с добавками цинка и меди.
Рис. 10.8.
Определение функции доза воздействия – эффект в рассмотренном выше примере ФТС сводится к расчету разогрева тканей в результате выделения джоулевого тепла
Q=U2Rt,
где U – эффективное напряжение воздействующего электрического поля, t – время воздействия.
По известной средней теплоемкости с тканей можно рассчитать повышение температуры части тела, подвергаемой воздействию
ΔT = Q/c.
Если в качестве эффекта рассматривать повышение температуры части тела, подвергаемой воздействию, а в качестве дозы выделившееся тепло, то данная зависимость позволяет рассчитать функцию доза-эффект.
При частоте f =27,12 МГц импеданс руки (Табл. 10.1) меняется в пределах 5 -10 КОм, то есть реактивная составляющая мала по сравнению с активной.
Следует иметь в виду, что помимо теплового воздействия СВЧ-поле оказывает существенное влияние на нервные клетки. Однако механизм этого влияния изучен недостаточно и адекватные модели такого влияния не разработаны.
Подписи под рис раздел 10.
Рис. 10.1. Классификация БТС.
Рис. 10.1а. Официальный (министерский) общероссийский классификатор медицинской техники.
Рис. 10. 2. Схема взаимодействия биообъект (В)↔техническое устройство (Т). Структура технического устройства: Z – зондирующее устройство; D – датчик-сенсор; P – регистрирующий прибор-преобразователь; 
– вектор наблюдаемых свойств биообъекта; x(t) – сигнал с датчика-сенсора; 
– вектор измеряемых свойств биообъекта; М – регистрирующее устройство (монитор).
Рис. 10.3. Физиотерапевтическая система (ФТС) для проведении УВЧ-терапии электрическим полем 27,12 МГц.
Рис. 10.4. Моделирование физиотерапевтической системы для проведении УВЧ-терапии электрическим полем 27,12 МГц. а. Взаимодействие В↔Т (конечность ↔ УВЧ-поле). б. RC-контур – физическая модель взаимодействия.
Рис. 10.5. Пример зависимости «доза-эффект» при воздействии необходимого химического агента (ХА) на биологический объект. Е – эффект воздействия ХА на БО; С(х) – доза ХА.
Рис. 10.6. Зависимость «доза-эффект» при воздействии на организм примесного ХА на биологический объект.
Рис. 10.7. Зависимость «доза-эффект» при воздействии на популяцию.
Рис. раздел 10.
Рис. 10.1. Классификация БТС. Рис. 10. 2. Схема взаимодействия биообъект
(В)↔техническое устройство (Т).
Рис. 10.3. Физиотерапевтическая система (ФТС) для УВЧ-терапии 27,12 МГц.
 |
Рис. 10.4. Модель физиотерапевт. системы для УВЧ-терапии полем 27,12 МГц.
Рис. 10.5. Зависимость «доза-эффект» для воздействия на организм необходимого химического агента (ХА) на биообъект.
Рис. 10.6. Зависимость «доза-эффект» для воздействия на организм примесного ХА.
Рис. 10.7. Зависимость «доза-эффект».
Рис. 10.8. Зависимость «доза-эффект» при воздействии ZnSO4 на Sac. сer. при нулевой концентрации ХА.
Рис. 10.1а. Официальный общероссийский классификатор медицинской техники.
