Техника - молодёжи 1986-12, страница 15

СЕНСАЦИЯ НАШИХ ДНЕЙ

способно «транслировать» информацию о распределении температуры на поверхности тела и ее динамике на десятки метров, ибо атмосферой практически не поглощается.

Тепловизионные картинки самых различных тел, раскрашиваемые компьютерами в условные цвета, известны по крайней мере лет 20. Как они отличаются от термоизображений, получаемых сегодня в лаборатории радиоэлектронных методов исследования?

Да примерно так же, как набор отдельных фотографий от мультипликационного фильма. До сих пор тепловидение было статичным Снимался кадр до лечения, затем — после. Далее картинки сравнивались. Лишь взглянув с помощью теплового телевидения на биообъект как на качественно нестационарную систему, физики поняли, что до сих пор за кадром оставалось самое, пожалуй, интересное: наполненная событиями «внутренняя жизнь» организма, где «все течет и изменяется». Изменяется внешняя среда — и учащается дыхание человека, изменяется период биений его сердца, кровь приливает к коже — это мгновенно отражается на параметрах излучаемых им полей. Чтобы диагностировать систему в ее сиюсекундной динамике, нужно учесть, что у дыхательной системы свой ритм, у терморегуляционной — другой, у сердечно-сосудистой — третий. Например, динамику дыхания можно описать тепловизионным фильмом, кадры которого отснимаются через 100 мс. За несколько секунд можно проследить изменение кровотока в течение дыхательного цикла, что во многих случаях позволяет загодя распознать симптомы надвигающегося заболевания сосудов.

Для тепловидения наиболее информативны открытые части тела — руки, лицо. Вот на экране цифрового дисплея серия термограмм, на которых запечатлен процесс дыхания человека. Компьютер пометил синим холодные, а красным — горячие участки кожи, причем так, что удается распознать тепловой контраст в 0,01 К- Хорошо видно, как в процессе дыхания - от выдоха до вдоха — ноздри меняют окраску от оранжевой до фиолетовой. Причина простая: мы выдыхаем теплый воздух, а вдыхаем холодный.

ством доктора технических наук В. И. Ожо-гина изучаются магнитные поля мозга. В ИРЭ АН СССР под руководством академика Н. Д. Девяткова многие годы изучается воздействие сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных излучений на биологические объекты.

** Существуют и другие поля у биообъекта, скажем, рентгеновское или жесткое 7-излучение. Но они не столь информативны, вследствие чего и малопригодны для функциональной диагностики. Например, жесткое v-излучение, связанное со спонтанной радиоактивностью ядер, период изменения которого составляет десятки лет, никак не может быть промодулировано физиологическими процессами организма.

Однако всевидящее око тепловизора подметило и нетривиальные детали. Отчего вдруг в момент выдоха кожные покровы лица приобретают голубоватый оттенок, остывают? Оказалось, это регистрируется спад давления крови в капиллярной сети в момент выдоха, характеризующий «качество» работы системы кровообращения.

Каким же образом расшифровываются заповедные тайны нашего организма? Записывают последовательно несколько сот термоизображений, отражающих один период дыхания. Далее с помощью специальных алгоритмов ЭВМ оконтуривает или выделяет разным цветом области, где сосуды характеризуются «однотипным» поведением. Таким образом и был впервые получен «функциональный портрет» системы, позволивший весьма детально оценить, где сосуды бодро откликаются на ритм дыхания, а где вяло, с опозданием. Его информационная значимость, как считают медики, может быть выше, чем у традицонной термограммы. Самое же главное заключается в том, что малейшие отклонения организма от нормы можно обнаруживать до того, как в системе кровообращения возникают патологические изменения.

Но, строя динамичные ИК-термоизо-бражения, удается зарегистрировать лишь те процессы, что происходят на поверхности тела или, говоря точнее, в миллиметровом слое эпидермиса. А вот как оценить состояние внутренних органов? Ведь они в ИК-диапазоне «молчат», поскольку человеческое тело для инфракрасных волн непрозрачно ⁵

ДОКЛАДЫВАЕТ СВЧ-ИЗЛУЧЕ-НИЕ. Быстро узнать температуру внутри человека и в считанные секунды дать ответ — здоров он или заболел? — можно по каналу дециметрового (радиотеплового) диапазона. Мозг, сердце, печень с глубины 5—10 см активно «сигналят» своим радиотепловым излучением о температурных и других жизненно важных ритмах организма. Характерная деталь: чем длиннее волны, тем с большей глубины приходит излучение. И наоборот — чем короче излучаемая волна, тем ближе к поверхности находился сигнализирующий орган.

Учтя эту тонкость и работая на более коротких волнах, исследователи при-цельнее определяли параметры органа-«излучателя», соответственно и его радиотепловой «портрет» получался более четким. Зато, переходя на более длинные волны, удается, как уже говорилось, увеличить глубину зондирования. Компьютерная обработка приходящих с разных глубин сигналов уже сейчас позволяет воссоздавать пространственную картину температурных полей организма.

Вдумаемся в этот факт, сулящий в самом недалеком будущем переворот в медицинской практике. Еще сегодня, ставя градусник под мышку больному, терапевт констатирует лишь «среднее» повышение температуры тела у своего пациента. А тут благодаря чувствительным

радиометрам можно абсолютно точно указать «температурящий» орган.

Разумеется, чтобы уловить весьма слабый «огонек» сигнала, биообъект приходится ограждать от мощных «прожекторов» помех как природного, так и техногенного происхождения с помощью специальных экранированных камер. Для построения полной картины поля на входе измерительно-вычислительного комплекса устанавливается матричная система антенн-датчиков. Четыре чувствительных радиометра, настроенных на одну из волн в диапазоне от 3 до 30 см, уверенно регистрируют температуру любой точки тела — от поверхности до четырехсантиметровой глубины.

Так впервые в мире были получены динамические радиотепловые карты, скажем, брюшной полости, карты ра-диояркостной температуры головного мозга и т. д.

В ВОЛНАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО ПОЛЕЙ. «Человек— это хрупкий сосуд, наполненный драгоценной влагой жизни»,— говорили встарь. «Наше тело — это сосуд с влагой электрохимической»,— перефразировали поэтичное утверждение древних радиоэлектронщики, имея в виду, что в человеке, как в батарейке, постоянно циркулируют электрические токи. Растекаясь по всему телу, они выходят на его поверхность, содержа в себе ценную информацию о глубинных, происходящих в органах физиологических про цессах. Стоит, скажем, «забарахлить мотору», и, записывая электрокардиограмму, специалисты без особого труда определят по ее стесанным зубцам или растянутым пикам не в унисон «стучащий» узел.

Впрочем, сколь бы ни было информативно электрическое поле, порождаемое «электрохимическим сосудом», наружу оно выносит весьма огрубленную из-за неоднородности среды информацию о породивших их «источниках».

Дело в том, что, изучая электрические поля, можно судить о физиологическом состоянии биообъекта лишь опосредованно — по измеренным токам. При этом высокопроводящие ткани организма, частично экранируя низкочастотные электрические поля, подчас искажают содержащуюся в них полезную информацию Хорошо еще, что, поставив один заслон — электрический — на пути исследователей, природа в то же время сама позаботилась об обходном — магнитном — варианте. Человеческое тело, будучи диамагнитным по природе, абсолютно прозрачно для магнитных полей (одежда, кстати, тоже). Поэтому, регистрируя картину магнитных полей около человека, можно с высокой точностью определять область патологии в миокарде или, скажем, в мозге.

Факт этот удивителен хотя бы уже тем, что если б кто-нибудь лет 15— 20 назад сказал, что удастся «регистрировать» магнитные поля человека, физики отнеслись бы к подобному сообщению скептически. Еще бы: ведь для это

13