Исследования

Метод электроимпульсной диагностики биологических объектов

В.А. Матвеев.
ООО "Магнон", г. Екатеринбург
Материалы международной научной конференции: "Актуальные проблемы медицины и биологии 2004". г. Томск. 6-8 февраля 2004 г.

   Электроимпульсная диагностика как метод оценки состояния больного и определения эффективности конкретной терапевтической процедуры находит все большее применение в современной медицинской практике. Не в последнюю очередь это связано со стремительным развитием динамической терапии [1] как высокоэффективного метода лечения, заменяющего традиционно используемые методы статической физиотерапии, а также благодаря появлению современной микропроцессорной техники и программного обеспечения.

   Объектом исследования методом электроимпульсной диагностики может выступать не только человек, но также и другие биологические объекты: животные, растения, продукты питания и др.

   Применение новых аппаратно-программных комплексов открывает неограниченные возможности для проведения физического эксперимента на биологическом объекте, позволяет воздействовать на него с использованием значительного спектра параметров, изменяющихся в контролируемом диапазоне, отображать и анализировать реакцию объекта для изучения фундаментальных основ его функционирования. Для осуществления таких экспериментов требуются высокоскоростные быстроперестраиваемые генераторы электрических импульсов с широким диапазоном изменения их параметров и специальное программное обеспечение управления и цифровой обработки сигналов, функционирующее в реальном масштабе времени, которое осуществляет поиск оптимальных параметров импульсного воздействия.

   Одним из таких аппаратно-программных комплексов для изучения физиологических процессов в биологических объектах и, в частности, в растениях является разработанный и выпускаемый на предприятии «Магнон» компьютерный комплекс «Магнон-Плант-1К», выполненный на базе интеллектуальных плат ввода-вывода с цифровыми сигнальными процессорами производства Analog Devices на борту, являющийся по сути автоматизированной системой научных исследований [2].

   Многочисленные исследования, проведенные на биологических объектах с помощью данного комплекса и его медицинского аналога "Магнон-200К", позволили выработать способы адекватного аналитического описания динамических процессов, протекающих в системе: биологический объект - внешнее электрическое поле. В результате анализа причин и механизмов выявленных эффектов и процессов, протекающих в ходе взаимодействия биологического объекта с электрическим полем, удалось выполнить формализацию физиологических процессов биологических объектов. Последняя используется для кодирования, передачи и обработки больших объемов информации для компьютерной многофакторной электродиагностики и динамической электротерапии. Полнота и адекватность предложенной математической модели механизма взаимодействия биологического объекта с электрическим полем определяют возможность управления сложными динамическими процессами в биологических системах, в том числе обеспечивают надежную эффективность проводимых физиотерапевтических процедур.

   Комплекс «Магнон-Плант-1К» использовался нами для проведения работ по изучению спектров возбуждения листьев некоторых растений, вызванных действием импульсов электрического тока на них. Рассматривалось два типа листьев одного и того же растения: здоровых с насыщенным зеленым цветом и увядающих с тусклым зелено-желтым цветом. Установлено, что для обоих типов листьев спектры возбуждения подобны и представляют собой последовательность пиков различной длительности и амплитуды. При использованной методике получения спектров разрешалось до 5-6 пиков. Сравнительный численный анализ спектров двух типов листьев показывает, что если отношение амплитуды первого пика к амплитуде второго пика для здоровых листьев составляет 1,2-1,4, то для увядающих листьев оно составляет 2,4 – 2,6, при этом амплитуда первого пика здоровых листьев в 1,2-1,5 раз больше амплитуды первого пика увядающих листьев. Аналогичная картина наблюдается и для других пиков спектров этих двух типов листьев.

   Полученные результаты позволяют сделать вывод, что процесс отмирания листьев, по крайней мере, на своей начальной стадии, идет за счет угасания механизмов, ответственных за вторичные пики. Первый пик сохраняется значительно дольше, даже когда процессы увядания зашли довольно далеко: пожелтение большей, до 70-80%, части листа. Данный результат хорошо согласуется с последовательностью формирования спектра возбуждения и молодых растений, когда на ранних стадиях роста сначала появляются и развиваются рефлексы первого пика, а затем после определенного времени появляются и начинают развиваться вторичные пики. Временные характеристики (задержки) появления пиков, как и скоростные их изменения являются важными диагностическими параметрами, более того, существуют вполне определенные соотношения между характеристиками пиков и динамикой их изменения, которые являются определяющими для физиологических процессов растений не только на начальной стадии роста, но и на всех стадиях их жизнедеятельности. В конечном итоге, эти соотношения определяют различные качества растений, в том числе и такие важные для человека как питательные, вкусовые и т.д. Отклонение рассматриваемых параметров растений от этих соотношений (отклонение от нормы), вызванные, как правило, нарушениями физиологических процессов в них, рассматривается как проявление патологии в развитии растений и, как правило, такие растения мутируют и погибают. Условия, способствующие такому патологическому развитию растений, могут быть как внешними, так и внутренними, последние представляют наибольший интерес. Интересно отметить, что проводимые эксперименты, пока не очень многочисленные, по лечению таких растений не только медикаментозными методами, дают определенные, не всегда положительные в части выздоровлении растений, но весьма ценные в научном плане результаты, позволяющие с определенной долей уверенности утверждать, что данный метод исследования растений имеет хорошие перспективы как в части понимания физики процессов, протекающих в них, так и в сугубо практическом плане использования его в технологии получения растений и продуктов растительного происхождения с заложенными свойствами.

   Список литературы
1. В.А. Матвеев и др. “Динамическая электроимпульсная терапия”. Материалы междисциплинарной конференции с международным участием "Новые биокибернетические и телемедицинские технологии 21 века для диагностики и лечения заболеваний человека" ("НБИТТ-21"). Петрозаводск, 2003, с. 27.
2. M. Goldshtein, A. Matveyev. “The Informal Modeling of Input-Preprocessing Subsystems For Scientific Research”. Proceedings of the 10th Digital Signal Processing Workshop. October 13-16, 2002. Callaway Gardens, Pine Mountain, Georgia, USA.

[Главная] [Продукция] [Заказ] [Обучение] [Исследования] [Новости] [О компании]

Copyright © 2013-2022  ООО "Магнон"