Биополя и их роль в медицине

Дата создания: 2014/04/10

Автор: Сухоруков Антон

В процессе жизнедеятельности каждый живой организм – человек, животное или другое существо – создает вокруг себя различные поля и излучения. Изучение биополей и биоизлучений открывает новые диагностические возможности, поэтому подобными исследованиями занимаются ученые всего мира, среди которых ведущую роль играют отечественные ученые и инженеры. Описанные ниже методы визуализации физических полей и излучений позволяют существенно расширить возможности наших органов чувств, заглянуть в самую глубину тела и мозга, понаблюдать физиологическую жизнь в ее изменениях. Для медицинской диагностики эти методы обладают особой ценностью, поскольку они являются стерильными и неинвазивными. Кроме того, это основа ранней диагностики, т.к. функциональные нарушения появляются обычно задолго до возникновения необратимой патологии, когда больного еще можно легко вылечить.

Электрокардиография и электроэнцефалография

Честь открытия биоэлектричества принадлежит профессору Булонского университета Луиджи Гальвани. Он обнаружил, что электрический ток, пропущенный по нерву препарированной лягушачьей лапки, вызывает ее сокращение (этим «прибором» какое-то время пользовался даже известный ученый Георг Ом). Когда Гальвани прикоснулся к телу лягушки двумя проводниками из различных металлов, то по ним пошел ток. На основании этого опыта Гальвани решил, что живое тело является источником животного электричества.

Другой итальянский профессор - Алессандро Вольта - выразил резкое несогласие с этим утверждением. С помощью своих опытов он доказывал, что ток между двумя проводниками возникает, даже если их опустить в смолу или раствор, схожий с ней по составу, так что животное электричество здесь ни при чем. И оба были не правы: Гальвани - в толковании своего опыта, а Вольта - в отрицании животного (био-) электричества. Кстати, потомки внесли еще большую путаницу, назвав химический источник тока, работающий на открытом Вольта явлении, гальваническим, а прибор для измерения разности потенциалов электрического тока (заменивший лягушачью лапку) - вольтметром.

Тем не менее, появление вольтметра и возможность устойчивой регистрации животного электричества положило начало методам исследования электрических характеристик органов человеческого организма, в первую очередь - сердца и головного мозга. Первыми наличие электрических явлений в сокращающейся сердечной мышце обнаружили немецкие ученые Р. Келликер и И. Мюллер (1856 г) на препарате лягушки, а Шарпи (1880 г.) и Уоллер (1887 г.) первыми записали электрокардиограмму человека.

В чем же суть самого процесса электрокардиографии? Электрокардиография или ЭКГ — это регистрация биопотенциалов сердца человека. Каждое мышечное волокно, в том числе и волокно сердечной мышцы, окружено оболочкой - мембраной, которая представляет препятствие для движения ионов веществ, растворенных в биологических жидкостях тела. Одни ионы преодолевают это препятствие легче, другие - труднее, поэтому концентрация ионов снаружи и внутри волокна неодинакова. Каждый ион – это электрически заряженная частица, следовательно, снаружи и внутри мембраны скапливается разное количество заряженных частиц, возникает разность электрических потенциалов. Во время сокращения мышцы в мышечном волокне и его мембране протекают сложнейшие электрохимические процессы, вследствие чего свойства мембраны резко меняются проницаемость мгновенно увеличивается, и сквозь мембрану устремляются ионы, которые в покое не могли через нее пройти. Но движение ионов и есть электрический ток!

Измерения с помощью микроэлектродов, приведенных в непосредственный контакт с тканями сердца, показывают, что изменение потенциалов при работе этого органа составляет примерно 100 мВ. Благодаря электропроводности окружающих тканей через грудную клетку при каждом ударе сердца проходит электрический ток. Подключив к любым двум точкам на поверхности тела чувствительный прибор, можно проследить изменение разности потенциалов (1-2 мВ). Эти изменения, усиленные и записанные на бумаге, и называются электрокардиограммой (ЭКГ).

Форма ЭКГ зависит и от толщины различных участков сердечной мышцы, и от расположения сердца в грудной клетке, и от того, в каком состоянии находятся различные его отделы. Если электроды помещать всегда в одних и тех же точках тела, можно по форме кривых делать соответствующие выводы. В медицинской практике наибольшее распространение получили 12 стандартных способов расположения электродов (отведений) на теле человека.

После обследования пациента врач получает 12 кривых, которые позволяют ему как бы рассмотреть сердце пациента с разных сторон, чтобы точнее поставить диагноз.

Электрокардиограмма снимается с помощью электрокардиографа – прибора, позволяющего измерять напряжения от 0,01 до 0,50 мВ с регистрацией результатов (на ленте или на экране осциллографа). Если разделить напряжение, соответствующее зубцу на кривой ЭКГ (0,3-0,5 мВ), на входное сопротивление электрокардиографа (0,5-2 МОм), то получим силу тока (10-11-10-12 А). Зная ток и напряжение, можно оценить величину электрической энергии, генерируемой сердцем за некоторый отрезок времени.

Медики широко используют электрокардиографию для диагностики заболеваний сердца. Сегодня врач скорой помощи за 15-20 минут, сняв электрокардиограмму, может определить, нет ли у больного инфаркта, и, в случае необходимости, оказав больному немедленную медицинскую помощь, доставить его в больницу.

Аналогично исследуют деятельность головного мозга. Электроэнцефалография – это графическая суммарная регистрация биопотенциалов отдельных его зон, областей и долей. Однако электрическая активность мозга мала и выражается в миллионных долях вольта, так что ее регистрируют лишь при помощи специальных высокочувствительных приборов – электроэнцефалографов.

Первую электроэнцефалограмму (ЭЭГ) снял в 1913 г. русский ученый В.В. Правдин-Неминский. Он с помощью струнного гальванометра зарегистрировал различные типы изменений потенциалов обнаженного головного мозга собаки, а также представил их описание и классификацию. В 1928 г. немецкий психиатр Бергер впервые записал биотоки мозга человека, используя в качестве отводящих электродов иглы, которые вводил в лобную и затылочную области головы. Такой способ отведения биотоков мозга был вскоре заменен прикладыванием к коже головы металлических пластинок (электродов). ЭЭГ отражает как морфологические (относящиеся к строению) особенности мозговых структур, так и динамику их функционирования.

Пациент помещается в отдельное помещение-кабину; на его голове укрепляется множество датчиков-электродов с отходящими от них проводами. Сначала, для выявления морфологических особенностей мозга, снимается ЭЭГ в состоянии покоя, а затем регистрируется динамика его функционирования: в кабине звучат звуковые сигналы различной интенсивности и частоты, мигает свет, пациенту предлагают задержать дыхание и, наоборот, делать глубокие вдохи и выдохи. ЭЭГ здорового взрослого человека обнаруживает два основных типа ритмов альфа-ритм (частота 8-13 Гц, амплитуда 25-30 мкВ) и бетта-ритм (частота 14-30 Гц, амплитуда 15-20 мкВ). По нарушениям нормы можно определить тяжесть и локализацию поражения (например, выявить область расположения опухоли или кровоизлияния). Интересно отметить, что когда наступает смерть, электрическая активность мозга сначала очень быстро нарастает, а только затем пропадает. Беспорядочные электрические импульсы наблюдаются иногда в течение часа.

Биомагнитное поле

Биомагнитные поля очень слабы – они в десятки и сотни тысяч раз меньше геомагнитного поля. Однако магнитная прозрачность биологических тканей позволяет провести более точное картирование источников биоэлектрических сигналов, чем традиционный метод электрических потенциалов, когда информация искажается из-за неоднородной электропроводности тканей.

Биомагнитные поля исследуют с помощью высокочувствительных приборов – магнитометров, которые оказалось возможным создать лишь благодаря самым последним научным достижениям. В частности, магнитометр на сквидах – сверхпроводящих квантовых интерференционных приборах – работает на основе явления интерференции волновых функций сверхпроводящих электронов.

Чувствительность этого магнитометра – около 10 фТл/Гц 1/2 в полосе частот 1 -100 Гц, так что при уровне спонтанной магнитной активности мозга около 30 фТл его магнитные «ответы», вызванные сенсорной стимуляцией, удается регистрировать вполне надежно. Магнитная активность сердца значительно выше - до 1000 фТл.

Регистрация магнитокардиограмм (МКГ) проводится прямо через одежду сразу во многих точках. Затем строятся мгновенные магнитные карты с интервалом 2 мс, а в результате обработки полученного массива данных получается динамическая магнитная карта. Пользуясь такими картами, можно установить локализацию патологической области с точностью около 1 см. Кроме того, этот метод открывает дополнительные возможности распознавания функциональных образов различных нарушений в сердце, что важно для ранней диагностики.

С помощью магнитокартирования можно точно установить также область мозга, обусловливающую приступы эпилепсии, а также аномалий, связанных с болезнью Альцгеймера (тяжелым заболеванием, обусловленным его диффузной атрофией). Кроме того, биомагнетизм может расширить пределы исследований в области психологии познания, например, выявления роли зрительных областей коры головного мозга в формировании зрительных образов. Недостатком описанного выше магнитометра является необходимость охлаждения жидким гелием, поэтому из-за высокой стоимости (не менее 2,5 млн. долларов) в широкую медицинскую практику они не вошли. Теперь благодаря последним достижениям в области высокотемпературной сверхпроводимости развитие этой медицинской техники получило новый импульс. Так, в США уже имеются магнитометры со сквидами на тонкопленочных высокотемпературных сверхпроводниках на основе оксидов иттрия, бария, таллия, кальция и меди. Высокотемпературные сквиды не нужно погружать в громоздкий сосуд с жидким гелием, который устанавливается над головой или грудью пациента подобно рентгеновскому аппарату. Вместо этого можно сделать гибкую, облегающую грудь (или голову) конструкцию (например, шлем - в случае магнитоэнцефалографа), на которой расположить множество датчиков.

Флюорография - метод профилактических и диагностических исследований органов грудной клетки

Все граждане раз в год должны пройти флюорографию. Флюорография — это снимок легких, сделанный с помощью рентгеновских лучей. Делаются эти снимки для того, чтобы врач мог выявить заболевание легких пациента в начальной стадии, до того как пациент начнет испытывать болезненные ощущения. Метод флюорографического исследования впервые был продемонстрирован в 1896 г., через 1 год после открытия рентгеновских лучей, Блейером (J.M.Bleyer), который сконструировал первый фотофлюороскоп. В 1924 г. в Рио-де-Жанейро был открыт первый флюорографический центр для выявления туберкулеза легких. С тех пор флюорография прочно заняла ведущее место в диагностике заболеваний легких, причем не только туберкулеза, но и других нозологических единиц, в частности профессиональных заболеваний и рака легких. Популярность флюорографии обеспечивали следующие факторы:

1. Увеличение пропускной способности и следовательно широты охвата обследуемых.
2. Снижение затрат на исследование.
3. Снижение лучевой нагрузки на персонал и пациентов.
4. Удобство хранения архивов.

Большой вклад в развитие и внедрение флюорографии внесли К.В.Помельцов, Я.Л.Шик, С.А.Рейнберг, И.Л.Тагер и др. Флюорография стала массовым, обязательным методом обследования при ежегодной диспансеризации населения. В 90-е годы, когда внимание к диспансерной работе было снижено, флюорографическая служба утратила четкость работы, что не замедлило сказаться увеличением числа "запущенных" раков легких, ростом заболеваемости туберкулезом. В настоящее время признаны правильными прежние нормативы флюорографических обследований. Следует отметить, что и сам метод претерпел значительные изменения и усовершенствования. Начавшись с мелкокадровых (24*24мм и 32*32мм) снимков, флюорография перешла к крупнокадровой(70*70мм и 110*110мм), что существенно облегчило интерпретацию картины.

Возможности и преимущества цифрового флюорографа

Принципиальной трансформации метод подвергся с развитием цифровой малодозовой флюорографии. Эта уникальная методика позволила не только снизить дозу облучения пациента более чем в 4 раза, но получить качественное изображение на экране монитора компьютера, которое может быть воспроизведено на бумаге с помощью лазерного принтера, а также может архивироваться на магнитно-оптические носители и храниться многие годы. Таким образом:

• сделать флюорографию быстро и просто на современном оборудовании;
• флюорография может быть использована как при профилактических обследованиях, так и в качестве диагностического метода;
• флюорография способствует раннему выявлению патологических изменений в легких, в частности туберкулеза и онкологических заболеваний;
• флюорография позволяет проводить качественную диагностику при минимальных дозах облучения, экономических и трудовых затратах.

Маммография – рентгенологическое обследование молочных желез у женщин

Современные методы диагностики дают возможность распознавания различных форм и стадий заболеваний молочной железы – фиброзно- кистозной мастопатии, кист, доброкачественных и злокачественных опухолей. Нужно отметить, что указанная методика позволяет выявить ранние, так называемые, доклинические формы рака молочной железы, которые не определяются при пальпации. Это особенно ценно, так как малые формы опухолей чаще всего полностью излечимы, причем иногда удается выполнить только резекцию опухоли и сохранить молочную железу, а также избежать химиотерапии.