2020-09-24
206
При диагностических исследованиях биологического организма с помощью технических средств наибольшее значение отводится методам функциональной диагностики. При этом возможно различное толкование понятия «функциональная диагностика».
1. Функциональная диагностика (медицинская энциклопедия)
раздел диагностики, содержанием которого являются объективная оценка, обнаружение отклонений и установление степени нарушений функции различных органов и физиологических систем организма на основе измерения физических, химических или иных объективных показателей их деятельности с помощью инструментальных или лабораторных методов исследования. В узком смысле понятие «функциональная диагностика» обозначает специализированное направление современной диагностики на основе только инструментальных функционально-диагностических исследований, которое в поликлиниках и стационарах представлено самостоятельной организационной структурой в виде оснащенных соответствующими аппаратами и приборами кабинетов или отделений функциональной диагностики со штатом специально подготовленных врачей и среднего медперсонала.
Наиболее распространенными методами, используемыми в этих подразделениях, являются электрокардиография, фонокардиография, реография, спирография, пневмотахометрия, электроэнцефалография, а в крупных консультативных учреждениях применяются технически более сложные методы исследований функций внешнего дыхания, кровообращения, ЦНС и др., в том числе на основе ультразвуковой диагностики. Не входят в структуру этих подразделений, но широко используются для исследования функций различных органов и систем Рентгенодиагностика, Радионуклидная диагностика, Зондирование, Эндоскопия, Лабораторная диагностика.
Как мы видим, методы, применяемые для установления функционального диагноза (ФД), весьма различны. В одних случаях изучается состав биологических жидкостей человека (мочи, крови, желудочного сока, слюны) и сравнивается с данными нормы. Для ФД других органов изучают электрические явления в них (сердце, мышцы), рефракционные свойства (глаз), либо наконец выясняют энергетическое влияние органа (основной обмен для щитовидной железы). Более точные сведения о работоспособности органов можно получить после предъявления к ним определенных функциональных требований. Так, выясняются напр. пределы приспособления деятельности почек иди печени при помощи различных искусственных нагрузок. Наиболее точные диагностические данные получаются в тех случаях, когда применяются нагрузки веществами, которые служат физиологическими раздражителем для данного органа, как напр. сахар для печени, вода и поваренная соль для почек, дозированная работа для сердца. Широкое распространение получило также введение различных чужеродных веществ в организм (краски для паренхиматозных органов, индифферентных газов для изучения кровообращения и дыхания). Нередко ФД позволяет также выявить поражение отдельных частичных функций органа, например, гликолитической функции печени, эритропоэза, азотовыделения в почках. Трактовка данных ФД представляет часто большие трудности, т. к. невозможно отделить изменения в органах от влияний других систем и организма в целом.
2. О том, что в нашем организме органы между собой функционально взаимосвязаны знают и врачи и пациенты. Но о том, как эти связи могут повлиять на течение болезней далеко не всегда представляют даже специалисты. Зачем это нужно? Такая информация особенно важна в тех случаях, когда человек страдает от хронических недугов или когда, несмотря на безупречные результаты всех анализов и тестов, он не перестает жаловаться на состояние своего здоровья. Получить же представление о динамике хронического заболевания возможно благодаря быстро развивающейся области медицинской науки – функциональной медицине.
Ее основоположником по праву считают немецкого врача Х.Шиммеля, который на протяжении 20 лет занимался изучением влияния нарушений функций одних органов на работу других. В результате этих исследований он составил 8 “причинных цепочек” хронических заболеваний внутренних органов. Новый взгляд на динамику хронических болезней требовал новых подходов и к диагностике, которая давала бы необходимую информацию не только об органе — источнике жалоб, но и о состояние связанных с ним звеньев “причинной цепочки”. Например, функциональная диагностика по методу Х.Шиммеля – вегетативное резонансное компьютерное тестирование – позволяет выявить любое заболевание на самых ранних, доклинических этапах развития, четко установить его причины, проследить цепочку влияния нарушения функций одного органа на работу других.
3. Функциональными методами исследования называют также группу специальных методов, используемых для характеристики функций организма человека. Основным приемом, характерным для них, является сопоставление состояния функции в условиях минимума предъявляемых к ней требований с состоянием в условиях предъявления к ней определенных повышенных требований или нагрузки. Определение состояния функции заключается в оценке ее полноценности. Это есть следствие того, что затруднительно количественно охарактеризовать качество функционирования объекта с помощью конкретного значения параметра или "коридора" его возможных значений.
Внимательно ознакомившись со всеми определениями методики ФД, можно заметить, что все они отличаются только строгостью определения и описания методики, но по сути одно и то же. Ряд определений просто не указывают используемые нагрузки на организм при проведении ФД.
Под недостаточностью функции понимается такое ее нарушение, в результате которого функция системы может осуществляться за счет компенсации или возмещения этого нарушения со стороны сохранившихся элементов осуществляющей ее системы или со стороны других систем. Если система обнаруживает неспособность отвечать на предъявляемые требования должной реакцией, ее функции признаются недостаточными.
По интенсивности развития явлений недостаточности той или иной функции различают три степени.
При I степени недостаточности неспособность осуществлять функцию не обнаруживается в покое и проявляется лишь изредка при предъявлении требований к системе, превосходящих повседневные.
При II степени недостаточности нарушение способности осуществлять функцию не обнаруживается в покое, но проявляется постоянно при выполнении любой повседневной нагрузки, в том числе и умеренной.
При III степени недостаточности - неспособность осуществлять функцию не только при нагрузке, но и в покое. Эта степень недостаточности системы исключает возможность предъявления к ней каких-либо требований.
В соответствии с вышесказанным, исследование каждого показателя при функциональных исследованиях выполняется в покое и в момент нагрузки, причем в ряде случаев оценивается и способность системы восстанавливать свое исходное состояние после нагрузки.
Различают две формы физиологического покоя:
- минимум физиологической активности (релаксация) (достичь на практике достаточно сложно);
- оперативный покой бдительно-настороженной неподвижности (внимание), то состояние, которое имеется при отсутствии ощутимых внешних воздействий.
На практике обычно оцениваются изменения функции организма от уровня оперативного покоя. При функционально диагностических исследованиях с помощью технических средств результаты, полученные в лабораторных исследованиях, не вполне совпадают с результатами наблюдения той же системы в привычных производственных или домашних условиях.
Важнейшим при функциональных исследованиях является выбор характера проб (внешних воздействий на систему), их количественная характеристика, воспроизводимость уровней воздействия. Нагрузка, используемая при функциональных исследованиях, должна воспроизводить и качественные, и количественные особенности выполняемой работы.
Используется множество нагрузочных проб для исследования состояния функциональных систем. Одни из них воспроизводят требования, предъявляемые к организму в связи с условиями физического труда (работа мышц верхних или нижних конечностей при пробах с подъемом тяжестей; мышц спины и брюшного пресса при пробах с присоединениями и т.д.). Многообразие методов ФД иллюстрирует рис.1.13.
Рисунок 1.13 – Методы функциональной диагностики желудочно-кишечного тракта
Другие воспроизводят требования, предъявляемые к организму при интеллектуальном труде (речевые пробы, чтение текстов различной сложности; устный счет и т.д.). Ряд проб позволяет установить реакцию функциональных систем на определенные тепловые условия труда (холодовые и тепловые пробы, суховоздушные ванны и т.д.). При отдельных пробах имитируются нарушения питьевого режима или режима питания.
Пробные нагрузки можно разделить на статические и динамические.
К статическим относят те пробы, при которых неизменная нагрузка воздействует на организм в течение определенного времени, например, удержание груза в определенном положении. При динамических нагрузках воспроизводится динамическая компонента физического труда, например, маршевые пробы, нагрузка на велоэргометре и пр. При проведении проб важным является не только вид нагрузки, но и положение тела при выполнении работы.
Рисунок 1.14 – ФД ССС в условиях нагрузки (на тренажере)
В связи с развитием средств электронной техники, наверное, целесообразно поставить вопрос о создании новой группы приборов, в которых будут оцениваться быстрые изменения физических параметров организма в ответ на статическое или динамическое стандартизированное внешнее энергетическое воздействие. Эта группа приборов позволит выполнить оценку качества работы подсистем регулирования.
Рисунок 1.15 - Проведение функциональной программируемой электростимуляции мышц при различных заболеваниях опорно-двигательной и нервной системы, сопровождающихся дефицитом мышечной функции, а также для диагностики двигательной патологии
При проведении медико-биологических измерений (МБИ) на получаемый информационный сигнал всегда накладываются сигналы наводок (помех) и шумов. Наводки возникают в измерительной аппаратуре вследствие действия внешних физических полей, не имеющих прямого отношения к объекту исследований.
Они оказывают влияние на чувствительный элемент первичного измерительного преобразователя или датчика (сенсора) или на отдельные узлы или цепи устройства преобразования информационного сигнала.
Рисунок 1.16 – Классификация помех
Рисунок 1.17 – Шумы в медицинских приборах
Шумы характерны как для измерительной аппаратуры, так и для объекта измерений. Под шумами будем понимать те сигналы, которые появляются на выходе вследствие особенностей функционирования и параметров измерительной аппаратуры, а также вследствие работы других подсистем и наличия процессов в организме, в результате которых возникают сигналы, не имеющих прямого отношения к определяемым показателям или характеристикам.
Так, например, если при измерении малых разностей потенциалов между участками кожного покрова электроды будут непрерывно колебаться из-за колебаний кожи, то при больших переходных сопротивлениях в месте контакта электродов с кожей и при нестабильности контактных явлений аппаратура покажет наличие переменного сигнала. Он появился в результате взаимодействия чувствительного элемента (электродов) с объектом измерений и не характерен для объекта, находящегося в нормальном состоянии.
В медицине шумы организма, вызванные процессами, не имеющими прямого отношения к определяемым параметрам или характеристикам, называют артефактами.
Очень часто трудно различить между собой шумы объекта и сигналы, появившиеся вследствие взаимодействия с ним чувствительного элемента измерительного преобразователя. Вследствие этого, даже располагая аппаратурой с гарантированными метрологическими характеристиками, нельзя с полной уверенностью утверждать, что погрешность результатов измерений не превышает значений, нормированных для технического измерительного средства.
Для того чтобы можно было сравнивать между собой результаты, полученные с помощью технических средств, выпускаемых отдельными фирмами, необходимо провести унификацию параметров чувствительных элементов.
Под этим понимается одинаковый характер их взаимодействия с объектом измерения и идентичность внешних возмущений, вносимых в объект при выполнении измерительных операций.
Рисунок 1.18 – Пояснение процесса фильтрации шумов и помех при выделении полезного сигнала (три нижних рисунка справа – после фильтрации)
Так как это пока не сделано, то исследователи, применяющие разную аппаратуру одинакового назначения, получают у одного и того же объекта, находящегося в одинаковом состоянии, существенно различные результаты. При этом оказывается совершенно недостаточной гарантия на значения метрологических характеристик измерительной аппаратуры. Из-за разного взаимодействия чувствительных элементов с объектом, полученные при измерениях результаты могут существенно различаться.
Для ряда измерительных средств пока не созданы качественные эталоны или образцовые меры, по которым можно было бы вести поверку и калибровку средств измерений. Поэтому достоверность многих биофизических измерений не достаточно высокая и их результаты используются врачом как дополнительные, при диагностической оценке состояния пациента.
Кроме функциональной диагностики, технические средства широко используются при анализе выделений из биологического организма и проб, взятых из него. К числу выделений можно отнести мочу, выдыхаемый воздух, кал и пот, т.е. те субстанции, которые могут быть получены без травматических воздействий на биологический организм.
Получение проб, подвергаемых исследованиям, связано с проведением травматических операций, например, забор крови, взятие проб мозга, в результате проведения пункции, соскобы ткани кожи, эпителия и пр.
Анализ продуктов выделений организма и проб чаще всего проводится химическими методами, которые в настоящее время дополняются техническими средствами, позволяющими автоматизировать процессы получения требуемой информации.
Ряд технических средств позволяет проводить непосредственную оценку тех показателей организма, которые остаются квазипостоянными в течение значительных промежутков времени. При этих исследованиях оценивается не функциональное состояние систем организма, а выявляются результаты процессов, которые идут достаточно долго. Эта группа приборов реализует методы оценки квазистатических показателей (медленно меняющихся) и позволяет выявить приборно различимый факт отклонений от нормы функционирования организма, направленного на поддержание его гомеостаза. Чем раньше установлено нарушение квазистатических показателей и начато соответствующее лечение, тем больше вероятность получения положительного результата.
К этой группе технических средств можно отнести рентгеновские приборы, позволяющие установить наличие изменений в органах и тканях по степени пропускания ими рентгеновского излучения; ультразвуковые сканеры, с помощью которых устанавливают наличие неоднородностей, от которых отражаются акустическая ультразвуковая волна, ЯМР (ядерно-магнитный резонанс), томографы и др.
Таким образом, технические средства, используемые в медицине, несколько условно и грубо можно разбить на три группы:
- технические средства для проведения функциональной диагностики, при использовании которых оцениваются статические и динамические показатели и их изменения при воздействии дозированными пробами определенного вида;
- технические средства для анализа выделений организма и его субстанций, полученных в результате проведения, в том числе и травматических операций. Как правило, они используются для выявления наличия патологии и установления факта и характера заболевания;
- технические средства для анализа изменений свойств или показателей, возникающих вследствие медленно идущих процессов нарушения гомеостаза.
Из-за многообразия показателей, параметров и характеристик у живого организма, наличия взаимного влияния между ними и неясностей относительно их значений и "коридоров" их возможных отклонений мнения относительно их важности расходятся. Поэтому оценки, сделанные по результатам исследований одного и того же органа или функциональной системы, проведенных разными методами, не всегда коррелированны между собой.
[1] Морфология — наука о форме и строении организмов
[2] Гомеоста́з — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.
[3] Гуморальный - осуществляемый через жидкости тела (кровь, лимфа, тканевая жидкость)
[4] Синерги́я — суммирующий эффект взаимодействия двух или более факторов, характеризующийся тем, что их действие существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента в виде их простой суммы.
