главнаякартаPDA-версияо проектеКак дать рекламуКонтакты

Волгоград

Весь Волгоград
 
Все темы / Будьте здоровы / Диагностика / Функциональная /

Функциональная диагностика

 
       
Автор: Долецкий Алексей Николаевич кандидат медицинских наук, врач-невролог, врач функциональной диагностики, нейрофизиолог, секретарь Волгоградского физиологического общества, 19 сентября 2005 г.
       

Diagnosis cetra - ullae therapiae fundamentum
(Достоверный диагноз - основа любого лечения).
Древняя латинская поговорка


Мне кажется маловероятным, чтобы знания по диагностике, которые по силам вооружённому результатами дополнительных исследований врачу, могли бы быть заменены чем-то механическим или алгоритмическими процедурами из ресурсов Сети, особенно в редких и крайних случаях, потому что легче всего распознаётся то, что наиболее характерно с точки зрения частоты появления, а вот уникальный случай будет только издевательством над диагностикой.
С.Лем


Конец XIX века - золотая эра для многих областей науки. Это справедливо и для электрофизиологии. К тому времени исследователям уже наскучило пропускание тока через дёргающиеся лягушачьи лапки, и они решили применить полученные знания на ближних своих. Тогда и были открыты почти все способы исследования организма с помощью электрического тока, применяемые в настоящее время. Как обычно, от открытия принципиальной возможности до практического использования проходило немало времени, и всё же к 30-40-м годам прошлого века сформировались основные методики электрофизиологии. К ним причисляют как знакомые почти всем электрокардио- и электроэнцефалографию, так и широко известные в узком кругу реографию, электроплетизмографию, вызванные потенциалы, электрокожное сопротивление, электромиографию.


О современном состоянии этих методик и роли в их дальнейшем развитии информационных технологий и будет рассказано в этой статье.


Виды диагностики


Условно можно разделить все приборы и инструменты, позволяющие заглянуть внутрь организма, на две группы – средства структурной и функциональной диагностики. Первая (к этой группе относятся рутинная магнитно-резонансная и компьютерная томография, рентгеновское исследование, УЗИ) показывает «как орган устроен». Вторая (уже названные электрофизиологические методы, средства визуализации электромагнитного, теплового излучений и многие другие) – как он работает. Конечно, это разделение не абсолютное, и искушённый читатель уже мог столкнуться с новыми технологиями, обладающими свойствами и первой и второй группы – как, например, функциональная магнитно-резонансная (фМРТ) и позитронно-эмиссионая томография (ПЭТ), ультразвуковое исследование с использованием эффекта Допплера (УЗИ с дуплексным сканированием или Допплеровским картированием). Функциональные методы характеризует более широкая направленность – они применяются не только и не столько для выявления заболевания, сколько для оценки того, как орган или система органов справляется со своими обязанностями (как правило, определяется один или несколько показателей, поэтому о «диагностике всего организма», о которой можно прочитать в следующей статье, речи и быть не может). Нередко методы, оценивающие состояние органов, входят в комплекс оценки здоровья. Это с успехом используется в спортивной, в профилактической медицине и даже в социальной работе[1]. Существенной особенностью является также отсутствие однозначной трактовки результатов, полученных функциональными методами – поскольку каждый организм уникален и работает по-своему, одинаковой для всех нормы не существует. Приходится проводить исследования в разных условиях, давая организму специальные нагрузки, сравнивать результаты повторных обследований одного человека, учитывать всю совокупность факторов, которые могут влиять на исследуемые функции.


В электроэнцефалографии принято считать, что основной ритм мозга, его «тактовая частота», обычно ускоряется при выполнении умственных упражнений. Однако в одном опыте испытуемый решал в уме сложнейшие математические задачи, а электроэнцефалограмма при этом показывала, что мозг работает «на холостом ходу». Звали подопытного Альберт Эйнштейн.


Автор не случайно уделяет столько внимания электрофизиологическим методам диагностики. Это направление наиболее перспективно в плане симбиоза с компьютерными технологиями: практически уникальное сочетание компактности, безвредности и относительной простоты (автор помнит времена, когда энтузиасты паяли электрокардиографы «на коленке» по схеме, напечатанной в «Радиолюбителе», а сейчас и того проще – есть универсальные интегральные схемы). Плюс ко всему, большой простор для применения математических методов обработки.


Электрофизиологические методы диагностики:


Метод вызванных потенциалов (ВП) возник на 20 лет позже электроэнцефалографии, позволяет тестировать состояние центральной нервной системы, подавая с постоянными временными интервалами сигналы на её входы. В 50-х годах XX века английский учёный Даусон применил технику когерентного синхронного накопления для выявления слабых сигналов мозга. До этого методика использовалось в радиолокации.


Кардиоинтервалография (КИГ) – по результатам анализа изменений скорости и ритмичности работы сердца позволяет судить о состоянии регулирующей его вегетативной нервной системы.


Реография – отражает состояние кровотока и тонус сосудов исследуемого региона.


Электрокардиография (ЭКГ) - регистрация биопотенциалов, возникающих в работающей сердечной мышце.


Электроэнцефалография (ЭЭГ) - регистрация биопотенциалов головного мозга. Работа мозга сопровождается электрической активностью, которую можно записать в виде электроэнцефалограмм. ЭЭГ показывает интегральную электрическую активность всего мозга; наивно ожидать от расшифровки подобной записи, скажем, содержания мысли.


Электромиография (ЭМГ) позволяет исследовать состояние различных звеньев нервно-мышечной системы (мышц, периферических нервов, отвечающих за двигательную активность отделов спинного и головного мозга) с целью определить, не нарушено ли в них проведение электрических импульсов (своего рода тестер для электрических цепей организма).


Электроплетизмография – метод оценки содержания жидкости в тканях. Примечателен тем, что, будучи хорошо изученным в СССР 60-х годов, потом забыт «как неперспективный». Лет 10 назад его оценили в США и теперь плетизмографы широко используются как современный и уникальный способ определения, в частности, отёка лёгких.


При чём здесь компьютеры?


И вот, наконец-то, мы и добрались до того основного раздела, ради которого всё и затевалось.


Что же дало развитие вычислительной базы функциональной диагностике как этапу врачебного поиска? По большому счёту - немного.


Да, приборы стали точнее, быстрее, компактнее. Появилась возможность длительной регистрации, автоматической обработки, хранения базы исследований. Благодаря совершенствованию блоков регистрации и цифровой записи сигналов разрешающая способность методик увеличилась по меньшей мере на порядок. Но до сих пор опытный врач-диагност не доверит ни одному компьютерному заключению, не посмотрев исходные данные. Во многих организациях, имеющих далеко не последнее место в медицине (как, например, институт мозга, клиника Бурденко) до сих пор успешно пользуются бумажной, безкомпьютерной регистрацией электрических процессов, происходящих в мозге. Почему так происходит?


1. Несовершенство используемых средств обработки исходных данных и большое их (средств) разнообразие, с трудом поддающееся стандартизации.


Начинается эта проблема, как правило, с естественного желания разработчиков сделать что-то лучше, не так, как у других. Они это честно указывают в документации или оставляют за кадром в качестве «ноу-хау». Однако и в том и в другом случае пользователю (чаще всего, естественно, врачу) технические характеристики совершенно ни о чём не говорят. «Сделали в фирме, значит – всё работает как надо». А потом оказывается, что два разных прибора (или хуже того – две версии одной программы) у одного и того же человека выдают совершенно разные показатели. Кому верить?


Сейчас, особенно при совместной разработке новых технологий инженерами и врачами, эта проблема постепенно начала решаться. Но буквально несколько лет назад апофеозом вышеприведённых недоразумений стал анализ результатов работы трёх разных программ анализа вариабельности сердечного ритма по известному алгоритму. Оказалось, что ни в одной из них результаты не совпадали с расчётными.


2. Отсутствие новых возможностей. Автор знает про вэйвлет-преобразование[2], теорию хаоса[3], аттракторы[4] и другие очень умные слова. Однако в настоящее время эти и другие технологии – жители научных лабораторий, где пока неокрепшие, они могут существовать в тепличных условиях виртуальных моделей и специально подобранных групп испытуемых с малым количеством различий между группами. Есть действующие алгоритмы восстановления источника сигналов – «решения обратной задачи» ЭЭГ. С помощью подобных методик возможна локализация необычного сигнала, что позволит уточнить локализацию очага пароксизмальной активности при эпилепсии. Вместе с тем методы, широко используемые в той же ЭЭГ, качественно не изменились с 50-х годов прошлого века, со времени создания Греем Уолтером первых автоматических частотных анализаторов и интеграторов, являющихся прообразом современных компьютерных энцефалографов. Все они увеличивают наглядность, позволяют изменять масштаб представления выбранного параметра или акцентировать внимание на каких-то особенностях регистрируемого сигнала, увеличивают количество получаемой информации но не дают прироста её качества. Переход количества в качество ожидался с внедрением средств «раскопки данных» (data mining) и нейронных сетей в диагностические модули. Лет 5-10 назад начался бум, посвящённый применению новых способов математической обработки данных - только ленивый не писал про вэйвлет анализ ЭКГ и возможности нейросетевых алгоритмов в выявлении артефактов[5] и постановке диагнозов. Учитывая довольно большое количество фирм-производителей диагностической аппаратуры, рынок уже должен быть завален практическими реализациями подобных инноваций. Увы…


3. Исходя из вышесказанного, становится понятно и отношение врачей к автоматизированной компьютерной диагностике. Конечно, возможность формирования заключений есть в большинстве современных программно-аппаратных диагностических комплексов. Иногда мнение компьютера даже совпадают с врачебным. Однако вышеперечисленные факторы (в первую очередь, недостаточные возможности по выявлению артефактов и учёту всех факторов, влияющих на регистрируемый параметр) объясняют то, что в настоящее время в клинике компьютерная диагностика – это удобная регистрация и быстрая обработка сигналов, служащая лишь дополнением, а не заменой глаз врача-диагноста. В этом отношении показательно проведённое исследование по экспертизе эффективности ЭЭГ- и ВП-диагностики очаговых изменений мозга[6]. Эти методики показывают чувствительность около 70 и 90% соотвественно, что сопоставимо с чувствительностью МРТ, только при расшифровке результатов опытным врачом-диагностом.


Иногда результаты диагностики ошибочно называются диагнозом. Это неверно, так как диагноз ставится на основании совокупности данных, получаемых врачом при осмотре, расспросе и инструментальном исследовании пациента. Возможности одного метода, каким бы хорошим он не был, всегда меньше возможности совокупности слагаемых.


Неужели всё плохо? Вовсе нет. Новым словом функциональной диагностики (сближающем её с диагностикой структурной – по крайней мере, внешне) является трёхмерное моделирование регистрируемой биоэлектрической активности (реконструктивная вычислительная томография, РВТ) основных биоэлектрических сигналов - ЭКГ, ЭЭГ, Рео. Регистрация проекции одного сигнала в разные участки поверхности тела позволяет «восстановить путь», по которому этот сигнал проходил и препятствия, возникавшие при этом. Если используется достаточно большое количество датчиков - электродов, то становится возможным «послойное моделирование» - получение качественного изображения тонких срезов тела человека проходящими через него регистрируемыми сигналами - томография. Такое моделирования доступно с использованием современной вычислительной техники. Но всё же путь этих методик до больницы ещё очень долог.



На рисунке: LORETA - Low resolution tomography. Работающий образец РВТ электроэнцефалографического сигнала. Как и обещано в названии, программа имеет невысокое разрешение (отчасти обусловленное тем, что для расчётов использовалось всего 18 датчиков). Она запомнилась системными требованиями – ещё в 1999 году рекомендовалось использовать 512 Мб ОЗУ. Такие требования автор программы объяснял просто: ну не было на моих компьютерах меньшего объёма.


[1] Так, в США ряд фирм, набирающих на работу авиадиспетчеров, для оценки способности претендентов к операторской работе использует исследование когнитивных вызванных потенциалов.

[2] Вейвлет-преобразование - вариант многомасштабного анализа (multiresolution analysis), синтезирующего разложение сигнала по поддиапазонам (впервые появилось в задаче сжатия речи) и пирамидное представление (в задаче сжатия изображений).

[3] Теория хаоса - это учение о сложных нелинейных динамических системах, основанное на математических концепциях рекурсии.

[4] Под аттрактором понимается состояние системы, к которому она эволюционирует. В синергетике говорят о конусе притяжения аттрактора, который как бы затягивает в себя множество возможных траекторий системы, определяемых разными начальными условиями. Набор аттракторов можно образно представить как набор лунок на поле настольной игры, в одну из которых обязательно скатится пущенный пружиной металлический шарик.

[5] Артефактом называется сигнал внешнего (по отношению к исследуемой области) происхождения, искажающий запись

[6] Подробности, равно как и другие статьи данной тематики – на сайте http://www.emedicine.com/neuro

Врач, нейрофизиолог, к.м.н. Долецкий А.Н., Центр «Нейро», Волгоград.


Научные интересы:

- мозговое кровообращение внорме и патологии;

- нефармакологические методы профилактики и лечения стресса;

- ангионеврология;

- информационные технологии в медицине;

- визуализация медицинскихданных.


Другие статьи автора - на сайте www.neuro.tele-kom.ru

 

Комментарии посетителей

Всего 1 сообщение в 1 мнении. Всегда можно кому-нибудь ответить или добавить что-то новое.


Гость
Аноним (гость), 18 октября 2007, 19:46

love

Волгоград в сети: новости, каталог, афиши, объявления, галерея, форум
   
ru
вход регистрация в почте
забыли пароль? регистрация