Поиск в базе сайта:
Академик А. М. Прохоров icon

Академик А. М. Прохоров




Скачать 221.67 Kb.
НазваниеАкадемик А. М. Прохоров
Дата конвертации06.05.2015
Вес221.67 Kb.
КатегорияТексты

Организация и эффективность научных исследований 121



Академик А. М. ПРОХОРОВ

ФИЗИКА— МЕДИЦИНЕ

Быстрое развитие физики на протяжении послед­него столетия обусловило большинство технических завоеваний челове­чества. Широкое использование тепловой, электрической и ядерной энер­гии, прогресс радиотехники, электроники, вычислительной техники, соз­дание современного водного, наземного и воздушного транспорта, откры­тие лазеров и голографии, выход человека в космос и другие достижения тесно связаны с успехами физики. Трудно переоценить ее влияние на другие науки, в том числе на биологию и медицину. Научные учрежде­ния Отделения общей физики и астрономии Академии наук СССР вносят большой вклад в развитие новых физических методов и принципов, вклю­чая такие, которые связаны с решением задач научной и практической медицины, разработали и разрабатывают новые приборы и установки для медицинских применений.

Все более необходимым для медицины физическим методом становит­ся оптическая спектроскопия, так как значительное число проблем, свя­занных со здоровьем человека, сегодня решается только на молекуляр­ном уровне. Спектроскопические методы используются во всех разделах медицины и наиболее широко — в клинической химии, биохимии, санита­рии, научной медицине. Как правило, применяются стандартные спектро­фотометры, иногда оснащенные дополнительными приспособлениями для кинетических исследований. Этот вид анализа особенно важен при диаг­ностике и лечении таких, например, заболеваний, как диабет, инфаркт миокарда, заболеваний печени и др.

С методической точки зрения современные медицинские и физические исследования в ряде случаев очень близки. Так, физика межмолекуляр­ных взаимодействий в конденсированной среде и изучение действия ле­карства на организм, взаимодействия гемоглобина крови с искусственны­ми сосудами основываются на одних и тех же спектроскопических мето­дах исследования (с помощью Фурье-спектрометров для инфракрасной области спектра). Отдельные задачи физики и химии поверхности род­ственны задачам, возникающим в медицине при изучении взаимодействия лекарства с кожей человека.

Отделение общей физики и астрономии АН СССР не выпускает из своего поля зрения проблемы спектрального приборостроения. Пока ла-

^ Организация и эффективность научных исследований 122

боратории медиков недостаточно оснащены спектрофотометрами, и по их количеству, и по их качеству, и на это должно быть обращено особое внимание в новой пятилетке.

В Институте спектроскопии АН СССР разработан высокоселективный метод определения индивидуальных сложных органических молекул в смеси, который может помочь решению ряда задач санитарии и клини­ческой химии. Узкая линия лазера с перестраиваемой частотой возбуж­дает люминесценцию раствора смеси при низкой температуре, и при этом возбуждается преимущественно флуоресценция тех молекул, для кото­рых достигнуто совпадение частот возбуждения и их собственного элект­ронного перехода, что и обеспечивает высокую селективность метода. Высокая чувствительность вообще характерна для флуоресцентных ме­тодов анализа. Поэтому они могут применяться для обнаружения канце­рогенных, а также других загрязняющих окружающую среду, опасных для здоровья человека органических веществ.

^ Люминесцентный анализ, благодаря своей высокой чувствительности, экспрессности и простоте, наряду со спектроскопией широко применяет­ся в медицине, позволяет решать многие задачи медицинской диагностики.

В последние годы для изучения физических свойств липопротеидов и биомембран используются разнообразные флуоресцирующие соединения, так называемые флуоресцентные метки и зонды. Они позволяют количе­ственно характеризовать такие физические свойства мембран, как поверх­ностный заряд, трансмембранный потенциал, микровязкость, расстояние между белками и липидами, концентрация воды, изменение конформации белков и т. д. Использование новых зондов позволило разработать новые методы диагностики многих иммунных заболеваний, включая аллергию, токсикозы, атеросклероз. Качества этих методов, основанных на оценке физических свойств мембран лимфоцитов, эритроцитов и белков плазмы крови, обеспечивают их распространение в клинической практике.

Большое развитие получил у нас в стране метод анализа хемилюми-несценции биологических систем, таких как ткани и сыворотка плазмы. Хемилюминесценция плазмы крови в присутствии двухвалентного железа дает возможность уточнить степень мозговой гипоксии на фоне неспеци­фических заболеваний легких. Хемилюминесценция оказалась хорошим тестом на жизнеспособность пересаживаемых и консервируемых органов (почка, роговица и др.) и способом ранней диагностики криза отторже­ния пересаженного органа.

Работы в области люминесценции сыграли важную роль и при созда­нии электронно-оптических усилителей рентгеновского изображения. В последнее время люминесцентные детекторы рентгеновского излучения нашли применение в радиоизотопной диагностике и, в сочетании с полу­проводниковыми приемниками света, в компьютерных томографах, с по­мощью которых в ряде случаев можно снизить пороговый контраст при выявлении патологических образований.

Разработаны термолюминесцентные дозиметры для организации инди­видуального дозиметрического контроля во всех областях использования ионизирующего излучения.

Разработанные в Физическом институте им. П. Н. Лебедева темпера-турно-чувствительные люминофоры помогают контролировать тепловые воздействия СВЧ-излучения на биологические объекты.

Научные советы АН СССР по спектроскопии и люминесценции актив­но занимаются вопросами развития соответствующих исследований для нужд медицины.

Много сделали физики и для изучения атомной, молекулярной и жидко­кристаллической структур ряда биологически активных соединений. В те-

^ Физика медицине

123

чение последних 20 лет Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова АН СССР (ИКАН) в тесном содружестве с химическими и биологиче­скими институтами академии и учреждениями системы здравоохранения выявил ряд принципиальных положений о связи пространственной струк­туры соединений с их биологической активностью. Ведется систематиче­ское изучение пространственной структуры биологически важных соеди­нений: полипептидов, ферментов, рибосом, вирусов, гормонов стероидной природы.

Полученные данные о структуре белков (каталазы, леггемоглобина, пирофосфатазы, рибоыуклеазы, аспартат-трансаминазы и др.) с разреше­нием 2—3 А расширяют представления о механизме биологической актив­ности ферментов, механизме переноса и фиксации кислорода и азота в организмах, позволяют установить общие закономерности пространствен­ного свертывания полипептидной цепочки.

Исследования церулоплазмина (ЦП) и гистидиндекарбоксилазы (ГДК) непосредственно связаны с медициной. Ведь, например, мутацион­ные нарушения структуры и биосинтеза церулоплазмина лежат в основе тяжелого наследственного заболевания человека — болезни Вильсона-Коновалова. Определение пространственного строения ЦП в норме и па­тологии внесет важный вклад в понимание молекулярных основ этого заболевания. Установление структуры ГДК служит одним из условий успешного поиска новых противогистаминных препаратов-антиаллергенов.

Интенсивно изучается атомная структура ряда гормонов стероидной природы (циклоалканопрогестеронов), на основе которых создаются оте­чественные контрацептивные препараты.

Осуществляемые в ИКАНе исследования структуры рибосом прово­дятся в содружестве с Центральным институтом молекулярной биологии АН ГДР по программе СЭВ. За последние годы в ИКАНе получены принципиально новые данные о структуре этих важнейших биологических частиц. Там же методом малоуглового рентгеновского рассеяния добыты новые сведения о структуре растительных вирусов и бактериофагов.

К этому направлению исследований примыкают разработки в лабора­тории жидких кристаллов ИКАНа холестерических жидкокристалличе­ских композиций (ХЖК), предназначенных для визуализации тепловых полей и отличающихся высокой чувствительностью, улучшенными опти­ческими характеристиками, а также стабильностью оптических свойств во времени.

Холестерические жидкокристаллические композиции и методики их применения в цветной термографии впервые в мировой медицинской практике были использованы на кафедре госпитальной хирургии лечеб­ного факультета Московского медицинского стоматологического институ­та им. Н. А. Семашко (ММСИ) для диагностики воспалительных заболе­ваний брюшной полости. Многолетний опыт применения цветовой термо­графии для диагностики острых хронических заболеваний, а также различных послеоперационных осложнений убеждает в объективной до­стоверности и высокой информативности метода. Расшифровка цветовых термограмм значительно легче, чем термограмм, полученных на дорого­стоящих и сложных в эксплуатации тепловизорах. Ведутся также иссле­дования, связанные с применением цветовой термографии на основе ХЖК для изучения кровообращения в тканях и определения их жизнеспособ­ности при пластических операциях на лице и шее, для оценки динамики эффективности лечения флегмон, абсцессов, остеомиелитов и других за­болеваний челюстно-лицевой области.

С лабораторией экспериментальной патологии Научно-исследователь­ского института скорой помощи им. Н. В. Склифосовского ИКАН прово-

^ Организация и эффективность научных исследований 124

дит работу по повышению биологической активности питательных смесей методом механической активизации кристаллических и ионных поверх­ностей их компонентов. Полученные результаты открывают новые перс­пективы для применения энтерального зондового питания в клиниках Советского Союза. В настоящее время проводятся исследования химиче­ского и биологического механизмов обнаруженных эффектов.

Ведутся и работы по созданию новых инструментов и материалов для хирургии. Институт физических проблем им. С. И. Вавилова АН СССР еще в 1962 г. начал разработку криохирургических инструментов для проведения операций по поводу болезни Паркинсона. Была поставлена задача полного разрушения холодом (за несколько минут) небольшого («1 см3) объема мозговой ткани на глубине порядка 100 мм без какого-либо нарушения здоровой мозговой ткани на пути к очагу болезни. Уче­ные сначала повторили инструмент Купера и сразу же убедились в его конструктивных недостатках. Была предложена вакуумная изоляция хо-лодопровода, что сразу же решило поставленную задачу. Было разра­ботано, изготовлено и опробовано в клинике несколько видов криоинстру-ментов для использования в нейрохирургии, урологии, отоларингологии, онкологии, проктологии, офтальмологии и в других областях. За короткий срок эта аппаратура нашла практическое применение в ряде больниц и клиник Москвы и других городов страны. Однако серийный выпуск крио-инструментов, к сожалению, до сих пор не налажен.

В Институте физики твердого тела АН СССР уже несколько лет ве­дется поиск новых металлических материалов для хирургии. Разработана новая коррозионно-стойкая сталь с высокими физико-механическими ха­рактеристиками, предназначенная для изготовления имплантантов и ис­кусственных деталей и креплений костей, применяемых в ортопедии и травматологии. Имплантанты из стали, разработанной институтом, могут находиться в человеческом организме до двух-трех лет, не вызывая ни­каких неблагоприятных последствий. Рассматривается возможность при­менения нового материала в детской хирургии, поскольку высокие фи­зико-механические характеристики стали позволяют изготавливать им­плантанты облегченной конструкции. Начата работа над новым кобальто­вым сплавом для искусственных клапанов сердца. В начале 1980 г. была выпущена опытная партия материала и изготовлены первые образцы кла­панов, которые в настоящее время проходят проверку в Институте сер­дечно-сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева.

Все большее применение в медицине находят лазеры. Основные на­правления, по которым ведутся работы,— лазерная онкология, лазерная офтальмология и лазерная хирургия. Отечественной промышленностью созданы под руководством М. Ф. Стельмаха установки для лечения опу­холей кожи злокачественного характера на ранних стадиях развития при отсутствии метастазов, для микрохирургии переднего отдела глаза, для операций на органах, обильно снабжаемых кровью, когда требуется со­вершенный гемостаз, для проведения бескровных операций на внутрен­них органах и поверхности тела остросфокусированным лазерным излу­чением с повышенной скоростью разреза.

В Физическом институте им. П. Н. Лебедева АН СССР создан кли­нический образец офтальмологической установки «Двина» для лечения глаукомы, катаракты и других заболеваний глаз. В этой установке ис­пользован рубиновый лазер с модуляцией добротности, расположенный внутри офтальмологического микроскопа. Выходная мощность лазера 0,1 Дж, длительность импульса 30 не. Установка прошла клинические испытания во Всесоюзном научно-исследовательском институте глазных болезней Министерства здравоохранения СССР и была включена в со-

^ Физика медицине

125

став передвижной офтальмологической операционной, расположенной в специальном автобусе, которая выезжала в Калининскую область, Бело­руссию, Литву и Латвию. «Двина» принята к серийному выпуску в раз­личных модификациях (в составе операционного микроскопа, офтальмо­логического микроскопа, в качестве приставки к щелевой лампе).

В ФИАНе разработан также лабораторный лазер на парах меди для лечения больных с желудочно-кишечным кровотечением. С его помощью проведено около 70 операций, и все успешно. Такой лазер для медицины использовался впервые в мировой практике. Его преимущества перед обычным скальпелем: брюшная полость не вскрывается, повышается сте­рильность, уменьшается зона некроза, обеспечивается эластичность руб­ца. Совместно с НИИ гастроэнтерологии готовится программа проведения экспериментов по использованию этого лазера для удаления полипов в толстой кишке и терапевтического лечения язв.

Совместно с Московским стоматологическим институтом успешно изу­чается воздействие излучения лазера различных длин волн на твердые ткани зуба с целью лечения эрозии, кариеса.

Под руководством академика И. Д. Девяткова совместно с Онкологи­ческим научно-исследовательским институтом им. П. А. Герцена разра­ботаны лазерные хирургические установки на С02-лазерах. Последний, наиболее современный тип установки ЛГМ-2 дает возможность регули­ровать излучаемую мощность от 75 до 100 Вт. Обеспечивается фоку­сировка луча до диаметра 0,2—0,3 мм и расфокусировка до пятна диа­метром 5 см. Созданы методики использования этой установки для хи­рургии и терапии различных видов онкологических новообразований и проведено большое количество операций по их удалению.

Лазерная физиотерапевтическая установка ЛТ-1 предназначена для лечения язв, зудящих дерматозов, ревматоидных артритов на ранней стадии, а также некоторых профессиональных заболеваний.

Интересные перспективы для биологии и медицины открывает лазер­ный микроскоп на основе лазера на парах меди. Изображение объекта можно проецировать на экран метровых размеров с разрешением около микрона и с хорошей яркостью. Облучение в этом случае имеет сравни­тельно небольшую интенсивность, так как свет после отражения от объ­екта усиливается. Свет большой интенсивности можно концентрировать на заранее выбранных участках объекта. Сейчас лазерный микроскоп применяется для изучения различных биологических объектов, и докла­ды на международных конференциях по этому вопросу неизменно вы­зывают значительный интерес.

Широкие возможности для воздействия лазерным излучением на внутренние органы представляют световоды. Имея малый диаметр, они могут подавать к тому или иному участку внутренних органов излуче­ние сравнительно большой мощности. Для этого волокна световодов должны обладать малыми потерями и большой числовой апертурой. Осо­бенно важно создать оптические волокна для инфракрасного диапазона, в частности для С02-лазеров, работающих на длине волпы ~ 10 мкм. Уже сделаны первые образцы таких волокон, которые могут пропускать ла­зерное излучение мощностью 3 Вт.

Ведутся исследования по использованию световодов для передачи ла­зерного излучения через эндоскопы, что открывает новые возможности для лечения внутриполостных новообразований.

Среди различных физических методов, внедряемых в настоящее вре­мя в медицинскую практику, одно из ведущих мест по праву принадле­жит ультразвуковым методам диагностики, хирургии и терапии, которые

^ Организация и эффективность научных исследований 126

характеризуются высокой чувствительностью, информативностью, отсут­ствием противопоказаний.

В Советском Союзе созданы и внедрены в серийное производство ультразвуковые диагностические аппараты, находящие применение в акушерстве и гинекологии (для определения положения плода, для уста­новления числа плодов), онкологии (для обнаружения новообразований), офтальмологии, нейрохирургии. Эти аппараты помогают обнаруживать камни в почках и определять местонахождение тромбов, контролировать состояние поджелудочной железы и т. д.

Один из широко распространенных ультразвуковых диагностических методов основан на изучении параметров движущихся биологических сред с помощью эффекта Допплера. По изменению частоты ультразвуко­вого сигнала, отраженного от движущихся структур, удается определять скорость их перемещений. > Метод нашел применение в диагностике HaJ рушений сердечно-сосудистой системы и, в частности, в изучении харак­тера движения элементов сердца (миокарда и клапанов), в исследова­ниях внутрисердечной гемодинамики и при определении параметров кро­вотока. Он используется также в акушерстве для определения пульса плода.

Массовый промышленный выпуск ультразвуковых терапевтических аппаратов позволил оснастить ими более 20 тыс. физиотерапевтических отделений и клиник страны. Лечение ультразвуком в ряде случаев дает хорошие результаты при невралгии, ишиасе, радикулите, артритах. Успеш­но применяется ультразвук для лечения ушибов, растяжений связок, внутримышечных кровоизлияний травматического происхождения. Под его воздействием быстрее рубцуется язва желудка, в некоторых случаях излечиваются гастриты и прекращаются воспалительные процессы в кишечнике.

Ультразвук проникает и в хирургию. Существует два метода ультра­звуковой хирургии. Первый из них связан с наложением ультразвуковых колебаний на хирургический инструмент, другой — с действием собствен­но ультразвука на поверхностные и глубокие структуры организма. В СССР впервые разработан и в течение ряда лет успешно применяется в клиниках новый метод соединения поврежденных или трансплантируе­мых костных тканей с помощью ультразвука.

Несомненно значение использования ультразвука в фармакологии и в фармацевтической промышленности. С его помощью значительно уско­ряется, например, приготовление растворов йода, сокращается расход сырья, увеличивается выход активных соединений из лекарственных ра­стений. Ультразвук стерилизует инструменты и ампулы.

В целом проблемами применения ультразвука в медицине и физио­логии занимается в СССР около 400 организаций в более чем 50 городах страны. С целью объединения усилий специалистов Бюро Отделения об­щей физики и астрономии в 1975 г. создало секцию «Физические и тех­нические основы применения ультразвука в медицине и физиологии» при Научном совете АН СССР по проблеме «Ультразвук».

Работы в области создания новых ультразвуковых методов для приме­нения в медицине и физиологии проводятся в Акустическом институте. Одно из направлений исследований связано с применением фокусирован­ного ультразвука для локального воздействия на заданные глубокие струк­туры организма. Совместно с Институтом мозга АМН СССР было выяс­нено, что с помощью фокусированного ультразвука можно при хорошей воспроизводимости результатов с высокой точностью попадать в задан­ную структуру и создавать разрушения заданного размера в глубоких структурах мозга подопытных животных.

^ Физика — медицине 127

Исследования, проведенные совместно с Институтом эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова АН СССР и Институтом фи­зиологии им. И. П. Павлова АН СССР, показали, что фокусированный ультразвук позволяет не только оказывать разрушающее действие на различные участки организма, но и вызывать возбуждение его поверх­ностных и глубоких нервных структур. Таким образом, медики и физио­логи получили в свое распоряжение инструмент, позволяющий вызывать раздражение нервных структур человека и животных без использования электродов и безоперативным путем. Исследования в этом направлении, впервые проведенные именно в нашей стране, послужили основой для воз­никновения новой и чрезвычайно перспективной области медицинской акустики. При этом удается очень точно контролировать характеристики возбуждающего импульса: его интенсивность, длительность, объем об­ласти раздражения и т. д. Этот способ применяется в клинической прак­тике для диагностики ряда неврологических заболеваний и для оценки состояния регенерации костных ткапей при переломах.

Большой народнохозяйственной и социальной проблемой является ле­чение тугоухости и разработка новых методов введения слуховой инфор­мации людям с заболеваниями органа слуха. В Акустическом институте им. ак. Н. Н. Андреева был разработан новый способ введения сложной слуховой информации (речь, музыка и т.п.), основанный на воздействии фокусированного амплитудно-модулированного ультразвука непосредст­венно на ушной лабиринт человека, минуя обычные пути прохождения звука — через наружное и среднее ухо и аппарат костно-тканевой прово­димости. Клинические наблюдения на сотнях больных показали, что этот метод может быть использован как для диагностики различных заболе­ваний органа слуха, так и для слухопротезирования при некоторых ви­дах заболеваний.

В совместных исследованиях с Онкологическим научным центром АМН СССР было впервые показано, что предварительное облучение тка­ней злокачественных опухолей ультразвуком малой интенсивности суще­ственно повышает чувствительность клеток опухоли к последующему действию ионизирующего излучения. Использование этого эффекта в лечебной практике может привести к уменьшению дозы ионизирующего излучения, требующейся для разрушения опухолей.

Другое направление исследований, проводимых в Акустическом ин­ституте, связано с применением в нейрохирургии так называемых кор­реляционных методов. Эти работы ведутся совместно с Институтом ней­рохирургии им. Н. Н. Бурденко АМН СССР и Институтом высшей нерв­ной деятельности и нейрофизиологии АН СССР. Путем спектрального и корреляционного анализа (с помощью ЭВМ) многоканальных записей электроэнцефалограмм существенно увеличена их информативность. Этот метод используется в клинической практике для диагностики поражений головного мозга.

Третье направление работ в области медицинской акустики касается принципов построения ультразвуковых хирургических инструментов, воз­можности их использования в различных областях медицины и создания инструментов применительно к конкретным видам операций. В этих ра­ботах находят свое воплощение результаты фундаментальных исследо­ваний института по новым электромеханическим активным материалам и преобразователям, по теории колебаний сложных систем стержневого типа, по изучению поведения колебательных систем в условиях раз­личной акустической нагрузки, по их оптимизации и по созданию авто­матизированных систем управления режимом колебаний. Разработка ультразвуковых инструментов для конкретных операций проводится в

^ Организация и эффективность научных исследований 128

тесном контакте с медицинскими учреждениями соответствующего про­филя. Техническая документация на новые инструменты и отдельные узлы передана предприятиям, занимающимся изготовлением медицин­ской техники.

Институтом прикладной физики АН СССР совместно с Всесоюзным научным центром хирургии АМН СССР, Институтом медико-биологиче­ских проблем Минздрава СССР, Горьковским мединститутом, рядом ле­чебных медицинских учреждений, а также с Институтом биофизики АН СССР и промышленными предприятиями активно развиваются иссле­дования по применению радиофизических методов в медицине. Создаются методы измерения и анализа параметров, определяющих функциониро­вание системы кровообращения. Разрабатываются также ультразвуковые локационные методы и аппаратура для наблюдения и регистрации дви­жений внутренних структур сердца и сосудов, а также потоков крови в них, методы и аппаратура для количественной оценки параметров системы кровообращения по внешним механическим проявлениям ее активности.

Создан первый отечественный ультразвуковой эхокардиограф УЗКАР-3, который служит для количественной оценки электромехани­ческой активности сердца и пригоден для массовых обследований насе­ления. Подготовлен новый опытный образец импульсно-когерентного эхо-кардиографа УЗКАР-Д, предназначенный для одновременной регистра­ции движений и вибраций структурных элементов сердца, для измерения скорости и пространственной структуры потока крови в полостях серд­ца и крупных сосудах.

Институтом разработаны также медицинские пьезоакселерометры для регистрации механических проявлений сердечной деятельности. Они на­шли применение в клинической, спортивной и космической медицине.

Научно-исследовательским радиофизическим институтом, расположен­ным в Горьком, предложены метод и аппаратура для бескровного ди­станционного измерения температуры внутренних органов человеческого тела по собственному тепловому радиоизлучению в СВЧ-диапазоне волн. Радиотермометр — так называется новый прибор — позволяет измерять глубинную температуру участков тела с точностью до 0,1° С при прост­ранственном разрешении 3—4 см на глубине до 5—15 см. Прибор уже более года используется в клиниках Горьковского мединститута и поз­воляет обнаруживать повышенную температуру новообразований в об­ласти желудка, головного мозга и в других органах. Исследовалась также температурная реакция различных органов человека на прием некоторых лекарственных средств и физиотерапевтические процедуры.

В Институте радиотехники и электроники АН СССР в течение ряда лет развиваются методы математической обработки данных о биотоках мозга и других слабоупорядоченных процессах, а также по созданию спе­циализированной аппаратуры для этих целей. Совместно с Институтом нейрохирургии им. И. Н. Бурденко и промышленным институтом раз­работан опытный образец анализатора биотоков для исследования в реальном масштабе времени мгновенных значений частоты, фазы и амп­литуды электроэнцефалограммы как в широкой полосе, так и в узких полосах частот, соответствующих физиологическим ритмам (0,5—50 Гц). Анализатор биотоков может быть использован в исследованиях природы электрической активности мозга, механизмов синхронизации колебаний, генерируемых различными участками мозга, а в условиях клиники — для диагностики заболеваний головного мозга.

В Институте земного магнетизма, ионосферы и распространения ра­диоволн АН СССР совместно с Институтом высшей нервной деятельности

^ Физика — медицине

129

и нейрофизиологии АН СССР в 1976 г. начаты исследования по реги­страции магнитных полей человека.

Биомагнетизм как экспериментальная область науки существует всего лишь около 10 лет, но за это время получено много важных и интерес­ных результатов. Подробно исследованы магнитные поля сердца, изме­рены поля мышц, глаза, постоянные и медленно меняющиеся поля же­лудка, печени, кожи. Но наибольший интерес магнитография представ­ляет как новый метод исследования мозга, не требующий вмешательства в его работу. Как показали первые же магнитоэнцефалографические экс­перименты, специальные датчики обладают большой избирательностью и позволяют точно локализовать положение генераторов активности в коре головного мозга. Возможно также получение магнитокардиограмм плода в теле беременной женщины, в то время как электрокардиограмма плода искажается сильными сигналами сердца матери. Очевидно, что для по­добных исследований необходимы сверхчувствительные приборы. Такими приборами и являются сверхпроводящие квантовые интерферометры — сквиды. Создание специальных конструкций диэлектрических фиберглас-совых дьюаров с жидким гелием для сквидов (Институт физических проблем им. С. И. Вавилова АН СССР) дало возможность использовать высокую чувствительность сквида при измерении магнитных полей, соз­даваемых источниками, находящимися вне гелиевого дьюара, то есть в нормальных условиях.

Биомагнитные поля порождаются, главным образом, токами, теку­щими в организме, то есть тем же источником, который создает электрические потенциалы на коже человека. Последние используются, например, для электрокардиографии. Но магнитные данные дают не­сколько иную информацию о структуре источников. Магнитные методы имеют и ряд принципиальных преимуществ. Они бесконтактны, что обеспечивает возможность измерений через повязку или даже стенку, позволяют надежно регистрировать медленно меняющиеся сигналы (с пе­риодами Г~Ю0 с), которые при электрической регистрации сильно мас­кируются активностью кожи.

Хорошим примером целеустремленного поиска возможностей для при­менения результатов фундаментальных физических исследований в ме­дицине служат некоторые работы Физико-технического института (ФТИ) им. А. Ф. Иоффе АН СССР. Речь идет, в частности, об использовании оптических методов обработки больших массивов информации в реальном масштабе времени для анализа рентгенограмм, цитологических срезов, электрокардиограмм, энцефалограмм и т. п., а также автоматизации ана­лиза результатов комплексных обследований. Оптические методы резко сокращают время на обработку получаемых данных, увеличивают на­дежность результатов их анализа, вносят вклад в создание систем автома­тизированной обработки информации для медицинских целей.

В связи с развитием волоконной оптики в медицинской диагностике все большее распространение получают методы прямого наблюдения внут­ренних органов с помощью волоконных жгутов. Однако имеющиеся сей­час приборы вследствие их большого размера не пригодны для изучения головного мозга. В институте считают целесообразным провести работы по созданию новых приборов, пригодных для прямого визуального ис­следования полостей головного мозга, а также приборов, позволяющих воздействовать на отдельные участки головного мозга лазерным излуче­нием, например, для разрушения опухолей.

Исследования стеклообразных полупроводников создали основу для новых преобразователей изображения в видимой области спектра. В прошлом году в ФТИ были получены особые материалы, обладаю-

^ Организация и эффективность научных исследований 130

щие чувствительностью к рентгеновскому излучению, что открыло перс­пективы создания бессеребряных рентгеночувствительных пленок любого размера с рядом новых свойств, присущих только стеклообразным полу­проводникам.

На базе многолетних исследований в области полупроводниковых де­текторов излучений совместно с Ленинградским институтом ядерной фи­зики им. Б. П. Константинова АН СССР и НИИ туберкулеза создан полупроводниковый бета-зонд для диагностики рака легкого радиофос­форным методом. Миниатюрность и управляемость зонда позволяют вво­дить его в субсегментарные разделы легкого, а это обеспечивает раннюю диагностику злокачественных новообразований. Были также разработаны сверхминиатюрные кремниевые коаксиальные р—i?г-детекторы и на их основе изготовлены опытные образцы миниатюрных игловидных полу­проводниковых бета-зондов, которые проходят экспериментальные кли­нические испытания в НИИ туберкулеза.

На ближайшее время планируется разработка специальных гибких неуправляемых бета-зондов, которые могли бы использоваться при радио­фосфорной диагностике совместно с оптоволоконными фиброскопами. Как известно, медицинские фиброскопы все шире используются для внутри-полостных исследований различных разделов человеческого организма. Оснащение фиброскопов полупроводниковыми детекторами существенно расширит возможности диагностики злокачественных новообразований, в особенности на ранних стадиях заболеваний. С Онкологическим науч­ным центром АМН СССР заключен договор о научно-техническом со­трудничестве в проведении указанных работ.

Примеры успешного применения физических методов и приборов в медицине можно было бы продолжить. Однако говорить о больших успе­хах еще рано, так как многие методы, приборы и инструменты, которые уже положительно зарекомендовали себя, используются в медицине лишь в единичных экземплярах. Первоочередной задачей в XI пятилетке долж­на быть организация их массового выпуска и практического использова­ния. Большую роль в этом призвано сыграть тесное содружество физи­ков и медиков.

УДК 5:61

Похожие:




©fs.nashaucheba.ru НашаУчеба.РУ
При копировании материала укажите ссылку.
свазаться с администрацией