Автореферат и диссертация по медицине (14.00.53) на тему:Развитие лазеротерапии на базе системно-интегративной парадигмы

На правах рукописи УДК 61:62.001.6

Яковлева Светлана Викторовна

РАЗВИТИЕ ЛАЗЕРОТЕРАПИИ НА БАЗЕ СИСТЕМНО-ИНТЕГРАТИВНОЙ ПАРАДИГМЫ (по материалам клинического центра «Кардиология» г. Екатеринбург)

Специальность 14.00.53 - интегративная медицина

Диссертация в форме научного доклада

на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Научные консультанты: Габинский Я.Л. - д.м.н., профессор, действ, член РАЕН, Гольдштейн С.Л. - д.т.н., профессор, действ.член РАЕН

Екатеринбург, 2005

Работа выполнена в Уральском межакадемическом союзе, Уральском государственном техническом университете - УПИ и клиническом центре «Кардиология» г.Екатеринбург

Официальные оппоненты: - д.ф -м.н., член-корреспондент РАЕН,

профессор Шульгин Борис Владимирович,

- д.ф.-м.н, ведущий научный сотрудник

Оштрах Михаил Иосифович,

- д.м.н., профессор Лысов Николай Александрович

Защита состоится 27 июня 2005 года в 12-00 на заседании диссертационного совета Д05.020 УМС 0242 по адресу: 620144 г.Екатеринбург, ул.8 Марта, 78А.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в информационно-библиотечном отделе клинического центра «Кардиология».

Диссертация в виде научного доклада разослана 27 мая 2005 года.

Ученый секретарь

диссертационного Совета

д.м.н.

И.Е.Оранский

7^7/

c&fCtcZ'

3

Общая характеристика работы

Актуальность

Лазерное излучение используется в медицине более 40 лет. Распространенность лазеротерапии позволила накопить огромный практический материал по применению низкоинтенсивного лазерного излучения в самых различных областях медицины. В Российской федерации используется более 40 тысяч терапевтических лазерных установок в более чем 10 тысячах медицинских учреждений. Однако в лазерной терапии до сих пор доминирует эмпирический подход к лечению и отсутствует системный подход с участием интегративных составляющих. Не осуществляется прогнозирование и многофакторный контроль результатов лазеротерапии, нет средств и способов для гибкого индивидуального подбора доз и коррекции методов лазеротерапии с целью обеспечения максимальной эффективности лечения. Это привело к тому, что системы лазеротерапии в нетипичных ситуациях не используются.

Наиболее систематизированный подход к лазерной терапии представлен в работах Jan Tuner and Lars Hode, где разработаны комплексные механизмы воздействия лазерного излучения на различные органы человека. В работах G.Giubileo проведены исследования терапевтического действия лазерного излучения на уровне отдельных клеточных образований. В России Инюшин A.A. описал опыт применения лазерного излучения красного света (длина волны 632.8 нм) в сельском хозяйстве (облучение растений и животных с целью повышения иммунитета) и в медицине (лазеротерапия больным широкого профиля). Были получены критерии эффективности лазерного излучения (ускорение роста растений, изменение активности ферментативных систем). При этом остался открытым вопрос о первичных механизмах действия низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) на организм человека (в общем случае на биообъект) и, как следствк с оптимизации

воздействия (подбор доз лазерного излучения

Современная система лазеротерапии представлена также работами Самарского НИИ «Неионизирукмцие излучения в медицине», выполненными под руководством профессора Жукова Б Н. где институте функционируют биологическое, медицинское, инженерно-техническое подразделения, а также патентный и экспериментальный отделы В экспериментальном отделе исследуют фундаментальные вопросы взаимодействия лазерного излучения с биологическим объекшм. выясняют механизмы воздействия, рассматривают вопросы применения лазерного излучения в медицине (приоритетные направления - флебология, проктология).

Заметным шагом в практике и технологии лазеротерапии явилась организация лазерного центра с лабораторией биофизики на базе клинической больницы №7 г.Екатеринбурга под руководством профессора Лисиенко В.М. (Уральская школа лазеротерапии) В центре разработаны клинические критерии эффективности действия лазерного излучения при лечении широкого спектра заболеваний; исследованы воздействия на кровь и кожу, по точкам акупунктуры; получен отклик организма на лазерное излучение; разработаны методы оценки эффективности действия лазерного излучения; используют воздействие с заданными параметрами (мощность, монохроматичность, когерентность, поляризация и г.д.).

Существующие системы лазеротерапии построены на детерминированных схемах лечения, основанных на эмпирическом подходе. Такой подход предполагает аккумуляцию экспериментальных фактов и оптимизацию режимов лазеротерапии с целью минимизации риска осложнений. Учитывая распространенность лазеротерапии в различных областях медицины, а также схожий терапевтический эффект при большом разбросе параметров, такой подход оправдан Однако в каждом конкретном случае невозможно предсказать терапевтический эффект, а в ряде случаев наблюдали негативный результат.

Разрешение ситуации возможно при отказе от статистической детерминированности системы и переходу к технологической детерминированности системы, а именно к введению управляющих и

корректирующих процессов в систему лазеротерапии При этом управление базируется на прогнозировании, которое невозможно без формирования представлений о механизмах воздействия лазерного излучения на биообъект. Для их получения необходимо создать и проанализировать поведение физической структурно-чувствительной (основанной на метастабильности исследуемой среды) модели биообъекта Введение корректирующих воздействий должно опираться на соответствующие средства диагностики и их методическое обеспечение с учетом комплексности лечения, а также энергетических, психофизических и людских ресурсов. Столь комплексная задача может быть решена только развитием системы лазеротерапии на основе системно-интегративной парадигмы. Это требует интеграции знаний из различных областей в интересах интегративной медицины.

Данная работа выполнялась в рамках программ Всероссийского научного общества кардиологов (последние из них: «Профилактика и лечение артериальной гипертензии 2004 - 2005 гг»; программы ФЛАГ достижения целевых уровней артериального давления при лечении больных артериальной гипертонией), а также входила составной частью в программы клинического центра «Кардиология»: «Развитие кардиологического центра Екатеринбурга на 1999 - 2003 гг и 2004-2006 гг».

Объект исследования - система лазеротерапии, применяемая в практике медицинских учреждений Уральского региона.

Предмет исследования - развитие системы лазеротерапии на базе системно-интегративной парадигмы

Цели и задачи исследования

Цель работы - усовершенствованная система лазеротерапии на базе системно-интегративной парадигмы.

Для достижения поставленной цели поставлены и решены следующие задачи:

-обзор проблематики систем лазеротерапии и их развития с выходом на прототип;

-развитие лечебно-диагностико-технологической и организационно-управленческой подсистем лазеротерапии; -развитие биофизической поддержки лазеротерапии;

-развитие клинических критериев лазеротерапии с разработкой биофизических и физиологических;

- создание подсистемы интегративной поддержки лазеротерапии, включающей физические модели биообъекта, структурночувсгвительные к низкоинтенсивному лазерному излучению.

Результаты исследования 1.3а 15 ле! исследований, проведенных на базе клинического центра «Кардиология», получен статистически достоверный фактологический материал по эффективности применения лазеротерапии у больных кардиологического профиля, а именно:

- исследовано 8700 пациентов, из них 6900 - группа с лазеротерапией, а 1800 -контрольная группа;

- получено достоверное сокращение сроков пребывания в стационаре для группы больных с первичным инфарктом миокарда, которым проводился курс лазеротерапии;

- выявлено достоверное сокращение сроков пребывания в стационаре на 4 дня в группе больных с гипертонической болезнью, получающих лазеротерапию.

2. Развита система лазеротерапии, а именно

- усовершенствован диагностико-реабилитационный блок прототипа;

- развит организационно-управленческий блок основной лечебной подсистемы прототипа;

- усовершенствован блок биофизической поддержки;

- в систему лазеротерапии введена новая подсистема интегративной поддержки, содержащая б юки моделирования межпредметной деятельности системно-интегративный и информационно-интеллектуальный,

3. Получены пакеты моделей

- структурно-функциональных для системы лазеротерапии по этапам жизненного цикла: создание, функционирование, поддержка функцио-нирования и развитие;

- структурных для биообъекта с учетом чувствительности к низкоинтенсивным лазерньм воздействиям;

- взаимодействия лазерного излучения с физической моделью биообъекта;

- элементарных процессов взаимодействия низкоинтенсивного лазерного излучения с реальным биообъектом.

4. Разработан новый структурно-модифицирующий метод лазеротерапии, основанный на создании условий и режимов облучения, направленных на модификацию биожидкостей путем структурной релаксации метастабильных структурных состояний, включающий три методики:

- определения индивидуальной чувствительности биообъекта по изменению структурно-оптических параметров биожидкости и по параметрам физиологического состояния с выбором режимов облучения;

- регистрации отклика биообъекта на лазеротерапию по изменению физиологических параметров биообъекта и структурно-оптических параметров биожидкости;

- коррекции режимов облучения.

5. Разработан пакет критериев эффективности работы системы лазеротерапии: технологических, клинических, экономических; функциональных и структурно-оптических.

Научная новизна

1. Развита система лазеротерапии, обеспечивающая повышение эффективности за счет введения подсистемы интегративной поддержки и дополнительных блоков биофизических и физиологических критериев эффективности лазеротерапии с развитием блоков клинических критериев, а также развития лечебно-диаг ностико-технологического, организационно-управленческого и лабораторно-диагностического, позволяющих индивидуализировать выбор и управление режимами лазеротерапии.

2. В рамках развития блока биофизической поддержки

- получены новые эмпирические данные о структурных параметрах биообъекта при полевом воздействий;

- разработаны модели знаний по энергетическим процессам и по элементарным процессам взаимодействия НИЛИ с физической моделью биообъекта;

- предложен механизм элементарных процессов, происходящих в организме при полевом воздействии, основанный на сгруктурных изменениях биологической жидкости при взаимодействии с лазерным излучением,

- предложен новый структуро-модифицирующий метод лазеротерапии, основанный на структурной релаксации метастабильных структурных состояний биообъекта.

3. Усовершенствована opi анизационно-управленческая составляющая лазеротерапии за счет нового алгоритма ее функционирования, включающего блок моделирования межпредметной деятельности, системно-интегративньтй и информационно-интеллектуальный блоки

4. Предложена новая диагносшко-технологическая компонента системы лазеротерапии, использующая структурные и функциональные параметры биообъекта, а именно, изменение функционального состояния биообъекта по теории Селье и изменение структурно-оптических параметров биожидкости в поле НИЛИ m vitro и после сеанса лазеротерапии биообъекта in vivo.

5. Впервые получен пакет структурно-функциональных моделей деятельности научно-исследовательской лаборатории биофизики клинического центра «Кардиология», учитывающий жизненный цикл системы лазеротерапии и систему знаний взаимодействия лазерного излучения с биообъектом

6. Впервые ра ¡работай пакет алгоритмических моделей системной интеграции лазеротерапии, биофизики, медицины и системотехники, позволивший внедрить в работу клинического центра «Кардиология» новый метод лазеротерапии.

7. Развита системно-информационная модель научно-исследовательской лаборатории биофизики клинического центра «Кардиология» на основе новой системы знаний по элементарным процессам взаимодействия НИЛИ с реальным биообъектом.

Практическая значимость работы

В практик}' клинического центра «Кардиология» внедрена организационная структура лазеротерапии и диагностики, а именно научно-исследовательская лаборатория клинической биофизики, сочетающая в себе классическую биофизическую парадигму с новой, основанной на интегра-тивной поддержке Создание и 15-летнее функционирование лаборатории позволило получить:

- социальный эффект - повышение качества жизни пациентов с сердечнососудистой патологией (уменьшение сроков реабилитации, повышение процента возвращения к труду);

- научно-технический эффект получение новых знаний о механизмах взаимодействия, о технологических критериях и о параметрах управления режимами лазеротерапии с внедрением современных высокотехнологичных эффективных методов лечения больных сердечно-сосудистой патотогией:

- экономический эффект - увеличение доли пациентов, возвращенных к труду (экономическая эффективность для бюджета города одного пациента, возвращенного к труду, составляет порядка 50 ООО руб.), повышение эффективности лечения, а следовательно экономии в связи с сокращением сроков пребывания больного в стационаре и количества необходимых лекарственных препаратов.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на 35 научных конференциях, в том числе на 12 международных, в том числе: 1-ая Троицкая конференция по медицинской физике (2004), 11th, 13,h International Laser Physics Workshop (LPHYS'01, LPHYS'04), Light Activated Tissue Regeneration and Therapy I, Hawaii, USA, (2004), I, III Международная

научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов» (Самара, 2001, г.Волгоград, 2004), 3 Международная научно-практическая конференция «На передовых рубежах науки и инженерного творчества» (г.Екатеринбург, 2004), конференция «Лазеры для медицины, биологии и экологии» (С.-Пб , 2004 г.), Optical Technologies in Biophysics and Medicine IV (2003), конференция «Лазеры. Измерения. Информация.» (С.-Пб., 2002), conference on Lasers, Applications and Technologies (LAT 2002, Moscow, Russia, 2002), conference «Physics of liquid matter, modern problems» (PLMMP-2002, Kiev), «Physics Meets Biology: from Biomembranes to Cationic Liposomes» (Helsinki, Finland. 2001), Международный Конгресс "Лазер и здоровье 1998, 1999", научный семинар «Взаимосвязь структуры и функции в живых и неживых системах» (Екатеринбург, 2001), конференция по применению лазеров в медицине (Самара, 2001), II-ая областная конференция «Актуальные вопросы лазерной хирургии и медицины» (Екатеринбург, 2001), 14th International congress laser medicine (ICLM'99, Florence, 1999), conference «Laser Chemistry, Biophysics and Biomedicine» (ICONO'95), Международная научно-практическая конференция «Измерительно-информационные технологии в охране здоровья» (С.-Пб., 1995), The III World Congress of the International Society for Adaptive Medicine (Tokyo, Japan, 1993).

Публикации по теме диссертации

Результата опубликованы в 106 научных работах, среди которых 2 монографии, 60 статей в центральных и зарубежных изданиях. 5 авторских свидетельств, 2 патента на изобретения.

Личный вклад автора

Все основные научные положения, выводы и рекомендации, составляющие содержание диссертации, а также экспериментальные результаты, пакеты моделей и новый метод лазеротерапии разработаны соискателем лично. Соавторы принимали учасше на этапе постановки задачи исследования. Из материалов работ, опубликованных в соавторстве, в диссертацию включена только та их часть, которая получена лично соискателем.

и

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка основных публикаций соискателя.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Обзор проблематики с выходом на прототип

Проанализировано 836 научных публикаций и монографий, посвященных проблемам системы лазеротерапии, найдено 948 ссылок в интернете. Проведена оценка полноты, достоверности и достаточности опубликованных исследований, найдены аналоги. Проблематика обсуждена с 35 экспертами на российских и международных совещаниях и конференциях. Анализ научных публикаций позволил выбрать шесть наиболее близких аналогов системы лазеротерапии, представленных в табл. 1.

Таблица 1

Оценка аналогов системы лазеротерапии (по 10-бальной шкале)

Оценка системы лазеротерапии во показателям: .:

эффектив- разнообразие методичес- индивидуаль применимость

№ Аналог ность нозологичес- кое ный подход к в нетипичных

п/п примене- ких форм обеспече- пациенту ситуациях

ния применения ние

1 Jan Tuner and 6 10 3 4 1

Lars Hode

2 U.Jacobi, 6 5 3 3 1

J Lidemann

3 G Giubdeo 6 4 4 3 1

4 Инюшин А.А 6 10 4 2 1

5 Жуков Б.Н. 6 6 4 4 1

6 Лисиенко В.М 7 В i 5 5 2

Оценка аналогов дала возможность выявить прототип - лабораторию профессора, д.м н., действительного члена АИН РФ Лисиенко В.М. (Екатеринбург, центр лазерной хирургии на базе ГКЪ .\г"7). В прототип заложено управление системой лазеротерапии в рамках типовой организационно-управленческой структуры с технологией лазеротерапии, утвержденной Минздравом России, и подсистемой биофизической поддержки.

Основной недостаток прототипа - ограниченный набор поддержек лазеротерапии, что не позволяет обеспечить разрешение нетипичных клинических ситуаций Структура прототипа и предлагаемого решения представлена на рис. 1.

Рис.1. Система лагерем ераиии: прототип и предлагаемое решение,

где новые блоки - закрашены, развитые блоки отмечены уголком (1 - основная подсистема, 2 - подсистема ресурсно-профильной поддержки; 3 - критериально-нормативная подсистема; 4 - подсистема инте! ративной поддержки разрешения нетипичных ситуаций, 1 1 - лечебно-диагностико-технологический блок 1 2 - организационно-управленческий блок; 1 3 - научный блок, 2 1 - блок аппаратурно-реабилитационной поддержки, 2 2 бток лабораторно-диагностической поддержки; 23 - блок информационно-документальной поддержки, блоки критериев эффективности лазеротерапии 3.1 -клинических, 3 2 - биофизических, 3 3 - физиологических, 4 1 блок моделирования межпредметной деятетьности, 4 2 - системно-интегративный блок. 4 3 - информационно-когнитивный блок)

Видно, что в предлагаемом решении развиты лечебно-диагностико-технологический и организационно-управленческий блоки основной подсистемы, блок лабораторно-диагностической поддержки ресурсно-профильной подсистемы, а также блок клинических критериев эффективности лазеротерапии критериально-нормативной подсистемы, и введены дополнительно подсистема интегративной поддержки и блоки физиологических и биофизических критериев эффективности лазеротерапии критериально-нормативной подсистемы.

Глава 2. Развитие диагностической, технологической и организационно-управленческой составляющих основной подсистемы

лазеротерапии

Терапевтическая эффективность использования лазеротерапии связана с достижением требуемого качества - выхода из нетипичных клинических ситуаций, т.е. таких, описание которых выходит за рамки фиксированной (детерминированной) системы знаний. Наличие ограничений по рефрактер-ности пациента к лазеротерапии и подбору оптимальных параметров воздействия делает эту ситуацию проблемной, т.е. неразрешимой в рамках прототипа. Решение предлагается за счет развития функционально-структурной и алгоритмической сотавляющих системы.

2.1. Развитие лечебно-диагностико-технологического блока основной

подсистемы системы лазеротерапии Развитие блока 1.1 (см.рис 1) проведено за счет введения узла 1 1.2 дополнительных исследований биофизических параметров крови и функционального состояния организма, а также узла 1.1 3 индивидуализации лазеротерапии (рис.2).

Рис.2 Структура блока лечебных и диагностических технологий (111 - учел протогипных диагностических и лечебных технологий, 1 1 2 - узел дополнительных диагностических технологий, 1.13- узел индивидуализации лазеротерапии)

Эта структура обеспечивает разные алгоритмы проведения лазеротерапии по прототипу и по предлагаемому решению. В прототипе (узел 1.1.1)

реализуется п циклов процедур с детерминированными параметрами. Также возможна относительная оптимизация при подготовке принятия решения (выбор оптимального назначения - методика лазеротерапии, параметры излучения, количество процедур и т.д.). Однако лечение является детерминированным, т.е характеристики каждой процедуры фиксированы Последнее ведет к изменению (снижению) эффективности лечения от процедуры к процедуре, а при неправильном или неоптимальном выборе параметров лазеротерапии в ходе подготовки принятия решения не дает клинических результатов, а в нетипичных случаях возможен негативный результат.

В предложенном решении (узлы 1.1.2 и 1 1.3) заложена корреляционная связь между параметрами лазеротерапевтической процедуры, возникающая за счет изменения биофизического и физиологического состояния биообъекта после каждой процедуры. Данная связь реализуется с помощью метода прогноза-коррекции, когда после каждой 1-ой процедуры расширяется система знаний о конкретном биообъекте (коррекция), а статистический анализ по всем проведенным процедурам позволяет назначить локальные оптимальные параметры лазеротерапии для последующей (1 + 1)-ой процедуры (прогноз). Таким образом, в предлагаемом решении вместо статистически детерминированного подхода прототипа применен корреляционно-статистический подход, позволяющий анализ нетипичных ситуаций.

Применение предложенного решения позволяет уточнять показания лазеротерапии до начала лечения, проводить оптимизацию параметров лазеротерапии на стадии принятия решения с прогнозом тактики лечения (результат - создание функционала процедур, составляющих базу оптимального выбора), оптимизацию на стадии проведения лечения (по функционалу процедур) за счет применения методов прогноза и коррекции, которые расширяют и уточняют сам функционал процедур, гарантируя правильность выбора локального оптимума («мгновенной» эффективности лечения, т.е производной эффективности по времени). Эффективность

предлагаемого метода (рис.3 кривая 2) асимптотически совпадает с оптимальным решением Результатом использования «детерминированной» методики лазеротерапии по прототипу является кривая, проходящая вне оптимума, которая обрывается в нетипичных случаях Наибольшее отклонение назначенных на стадии «Подготовка принятия решения» параметров лазеротерапии от оптимальных наблюдается для нетипичных случаев, когда отсутствуют объективно-достоверные данные в исходно статистически детерминированной системе знаний. Такая исходная ситуация представлена на рис.3 для развитой системы лазеротерапии, позволяющей достичь максимальной эффективности лечения даже тогда, когда прототип заранее прогнозирует отсутствие эффекта и ситуацию не рассматривает. Получаемая суммарная эффективность лечения с использованием развитой системы лазеротерапии для нетипичных случаев выше, чем при использовании прототипа для типичных случаев с максимально точно установленными (оптимальными) начальными параметрами лазеротерапии (рис.3, кривая 1).

Рис 3. Результат развития блока 1.1 системы лазеротерапии (2) в сравнении с прототипом (1) ВР^ -прогноз СЦ) -коррекция

Предлагаемое решение обеспечивает возможность эффективного лечения нетипичных случаев (отклоненных в случае прототипа) и способствует повышению эффективности лечения для всех пациентов.

2.2. Развитие организационно-управленческого блока основной подсистемы системы лазеротерапии

В организационно-управленческий блок 1.2 (рис.1) введен дополнительный функционал, обеспечивающие возможность принятия решения на основе дополнительных биофизических и физиологических критериев эффективности лазеротерапии. Таким образом в развитой системе лазеротерапии разработана возможность проведения лечения в нетипичных ситуациях. Структура организационно-управленческого блока представлена на рис.4.

Рис.4. Структура opi анизационно-управленческого блока Гузлы 1 2 1 - традиционных организационно-управленческих технологий, 1 2 2 - дополнительного принятия решений)

На рис 5-8 представлены функционально-структурные схемы блока 1.2 системы лазеротерапии по прототипу (рис. 5 и 6) и предлагаемому решению (рис 7 и 8). Схемы построены на основе SADT - методологии

В прототипе для реализации организационного управления (принятия решения об организации лазеротерапии) используются лечебно-диагностические технологии (блок 1.1), научные разработки (блок 1.3), ресурсно-профильную поддержку (подсистема 2) и клинические критерии эффективности лазеротерапии (блок 3.1). В развитой системе лазеротерапии организационно-управленческий блок с помощью узла 1.2.2. анализирует дополнительную информацию о дополнен биофизических и физиологических критериях эффективности лазеротерапии от блоков 3 2, 3 3 и от подсистемы интегративной поддержки разрешения нетипичных ситуаций.

rUSED AT'AUTHOR Яковлева С В ОАТЕ Ъ 04 2005 I I PROJECT прототип (КАК ECTtíJtEV 11 05 2005 Г

j Регламент

I проведения

процедуры

Заинтересованное лицо специалист лазеротерапии

по использованию

систем лазеротерапии в медицине

Первичное состояние пациента (типичное)

Перечень параметров воздействия

Методика анализа параметров крови

Оргэнизациолнно>управленческии блок 1 2 прототипа

Цель моделирования формализованное представления процессов лазеротерапии по грототипу

Индивидуализированные параметры воздействия

Первичное состояние пациента (отказ)

Методики оценки эффективности

лаз пии

I Инструментарий

А-0

titlh Организациолнно управленческий блок 1 2 | прототипа

Рис.5 Структурно-функциональное описание прототипа (старший уровень)

¡USED AT ¡AUTHOR Яковлева С В DAIЕ 18 04 2005 PROJECT прототип (КАК ECTbÇEV 25 05 2005 ¡NOTES. 123456768 10 ■ WORKING DRAFT READS?__D£IE_ CONTEXT lA-Q__

RECOMMENDED PUBLICATION

Регламент проведения i ¡ Методика анализа

процедуры лазеротерапии^

Регламент анализа

Первичное состояние пациента (типичное)

j Перечень i параметров ' воздействия

'ЦрГйниЗАй управления лечебно-диагностико-технологическим и научным блоками (11 13)

предварительных результатов

параметров крови

_L

Организация управления подсистемой ресурсно профильной поддержки (2)

МКШШШЩ!

Результаты

предварительных

исследований

Первичное I состояние пациента (отказ) |

Индивидуализированные параметры воздействия [

Организация управления клиническими критериями

эффеетивнас™ (3 1)

Управ-кое воздействие )

Инструмен гарий

АО

Организационно-управленческий аппарат прототипа

Рис.6 Этапы организационно-управленческого блока (прототипа) (декомпозиция старшего уровня)

USED AT AUTHOR Яковлева С В

PROJECT Развитие лазеро-

DATE 13 04 2005 REV 11 05 2005 терапии (КАК ДОЛЖНО БЫТЬ] NOTES, J2345678 S '5_

Я

WORKING

DftAFT

I RECOMMENDED

J PUBLICATION _

READER

' Регламент проведения |

процедуры [

| лазеротерапии

Заинтересованное лицо специалист | по использованию систем лазеротерапии в медицине

I

I Первичное состояние пациента I (нетипичное)

Перечень параметров воздействия

i Цель моделирования формализованное : ' представления процессов лазеротерапии в развитой системе

Методика анализа параметров крови

Регламент проведения

дол

исследований и анализа результатов

Раэыгыи организационно управленческий блок 1 2

Теория I

адаптационных | состоянии I

¡Структурная модель 'жидкой ¡части крови

DATE I CONTEXT --1 TOP

Методики выбора и коррекции

Л83-ПИИ

Индивид-ые параметры воздействия

Инструментарии

А-0

title Развитый организационно - управленческий number блок 12 |

Рис.7. Структурно-функциональное описание развитого организационно-управленческого блока системы лазеротерапии (ст уровень)

USED AT AUTHOR Яковлева С В DATE 18 04 2005 PROJECT Развитие лазеро- REV 25 05 2005 т^ралии (КАК ДОЛЖНО БЫТЬ) NOTES. 1234S6789 10

Теория адаптационных

состояний

счриурШ

модель жидкой части крови

Инструментарий

АО

i title Развитый организационно - управленческий number аппарат

Рис 8 Этапы принятия решений в организационно-управленческом блоке развитой системы лазеротерапии (декомпозиция старшего уровня)

Глава 3. Развитие блока лабораторно-диагиостической поддержки лазеротерапии

Для развития блока лабораторно-диагиостической поддержки, содержащего узел диагностической службы (2.2.1, рис.9) и узел лабораторно-диагиостической поддержки (2.2.2, рис.9), введена классическая система знаний о взаимодействии лазерного излучения с биообъектом (2.2.3, рис.9).

Рис.9 Сгруктура блока лабораторно-диагиостической поддержки (2.2 1 - узел диагностической службы, 2 2 2 - узел лабораторно-диагиостической поддержки, 2.2.3 - узел

классической системы знаний)

Узел 2.2.3 основан на новых знаниях, полученных в ходе диссертационного исследования.

3.1. Новые знания о биофизических процессах взаимодействия низкоинтенсивного лазерного излучения с биообъектом

В диссертации экспериментально доказано наличие различных механизмов, ответственных за изменения состояния биосистемы в низкоэнергетическом лазерном поле «Спусковой механизм» этих изменений проявляется как эффект возлействия на биожидкость, протекает при низкой интенсивности электромагнитного поля и носит глобальный характер. В экспериментах на животных нами обнаружено, что при воздействии лазерного излучения на биообъект структурные изменения наблюдаются не только в месте воздействия, но и во всех органах и тканях биообъекта. Впервые нами экспериментально установлено, что первичным механизмом взаимодействия

ПИЛИ с биообъектом является механизм изменения структуры мембранных образований.

Согласно построенной физической модели биологической жидкости даже незначительные изменения структуры приводят к дестабилизации мембраны в целом. В электромагнитном поле такая дестабилизация связана с переориентацией полярных групп липидного бислоя поверхности мембраны, который через контактную связь липиды-белок приводит к дальнейшему влиянию на энергопродукцию клеток, иммунные и ферментативные реакции.

3.2. Группирование классических и вновь полученных знаний в единую систему знаний

В прототипе используют классические биофизические методы определения чувствительности пациентов к лазерному излучению (исследование структурных особенностей биожидкостей, изменение оптических свойств). В предлагаемом решении развитая система лазеротерапии нами структурирована и дополнена новыми диагностическими методами на основе знаний о физическом механизме действия лазерного излучения на биообъект и структурномодифицирующей метастабильной модели биологической жидкости В результате получена необходимая и достаточная новая структура системы знаний и новый гипертекстовый материал о физике основных процессов.

Глава 4. Развитие критериально-нормативной подсистемы системы

лазеротерапии

Информационно-критериатьная подсистема системы лазеротерапии развита и дополнена за счет введения 2-х блоков критериев эффективности лазеротерапии (биофизических и физиологических) и модернизации клинического блока критериев эффективности.

4.1. Предложенный подход к оценке критериев качества лазеротерапии

Новые критерии эффективности построены на интеграции знания об элементарных актах взаимодействия НИЛИ с веществом, о биологической

активности продуктов такого взаимодействия, о биофизических превращениях, инициированных продуктами воздействия на молекулярном, надмолекулярном, клеточном, тканевом и органном уровнях.

Для развитой системы лазеротерапии предложена аддитивная оценка-

где I - интегральный показатель качества, 1пр - качество процесса, 1рю - качество результата при этом Еа, = 1 (сумма весов).

В свою очередь:

СХф (2)

^пр ~ 1[ехн&техи ^своевр&свосвр ^ 1затрС-зггр5 (3)

где оценки физиол - физиологических, биоф - биофизических, клин. - клинических характерна ик Общий критерий эффективности определяется отношением текущего критерия эффективности к требуемому I = Г™ / Г5 .

Оценки приведены в табл. 2.

Оценки критериев качества

Таблица 2

Система 1 1 Оценки

Качество результата при ат = 0.6 по критериям.

физиологические биофизические клинические

т тек ^ V Ц I,™ Об Т ик и 17,1 1 1

Прототип 0 05 0 05 0 0.5 0 0.5 0.7 | 0 7 02

| Развитая 0.8 1 0.8 (.6 08 0.8 07 0.9 1 0.8

Оценки

Система Качество п роцеса при а™ = 0 4 по критериям

технологические своевременные затратные

у ТХ.К М ^ 1 ^т I 'техн С^гехн т тех 1с 1 ^ 1сеосвр С^восвр т тек 1з ттр 13 1ютр | ССзир

Прототип 0.4 0.6 0.7 05 0.5 1 0.7 0.7 0.3 0.8 1 1 08 |

Развитая 08 1 08 07 | 09 0.7 08 11 0.8 |

Оценки

Система ^пр&пр 1рсз(^рез I

Прототип 03 0.1 0 45

Развитая 03 04 0.65

Видно, что качество лазеротерапии выросло в 1.4 раза.

4.2. Развитие составляющих общего клинического критерия эффективности лазеротерапии

В прототипе используют клинические критерии лазеротерапии, основанные на объективных качественных клинических показателях. Нами введен критерий клинического качества (блок З.1., рис.1), который определяется с учетом:

1 = (1/п)к, (4)

в виде:

I.™ =(к/п)тек (п/1<Гб, (5)

где п - кол-во дней стационарного лечения пациента, к - коэффициент, определяющий тяжесть забочевания (для пациентов с первичным инфарктом миокарда с зубцом О он равен 2, для пациентов с первичным инфарктом миокарда без зубца С) - 1, и у пациентов с гипертонической болезнью - 0 5)

Анализ эффективности развитой системы лазеротерапии проведен на основании данных, полученных в клиническом центре «Кардиология». В качестве параметра, отражающего качество лечения, было выбрано сокращение сроков пребывания в стационаре. Курс лазеротерапии в группе больных с первичным инфарктом миокарда с зубцом 0 принимали 3 тыс. пациентов, контрольная группа (пациенты не принимающие лазеротерапию) составила 800 человек. В контрольной группе реабилитация проходила по 3 - 4 функциональному классу физической реабилитации, а в группе пациентов принимающих лазеротерапию - реабилитация проходила по 2 - 3 функциональному классу физической реабилитации. В результате получено достоверное сокращение сроков пребывания в стационаре на 5 дней.

Контрольную группу больных с гипертонической болезнью составляли 750 человек, группу, получающую чззеротерапию, - 2700 чр-ювек В группе больных, принимающих лазеротерапию, наблюдалась стабилизация давления уже на 3-5-депь пребывания в стационаре В связи с этим среднее пребывание в стационаре в группе больных с гипертонической болезнью, получающих лазеротерапию, составило 12 дней, тогда как в контрольной группе - 16 дней.

Курс лазеротерапии в группе больных с первичным инфарктом миокарда без зубца Q принимали 1200 пациентов, контрольная группа (пациенты не принимающие лазеротерапию) составила 250 человек. В группе больных, получающих лазеротерапию, наблюдалась быстрая положительная динамика нормализации ферментативных показателей, улучшение клинической картины и сокращение сроков госпитализации на 3 дня.

В итоге для прототипа !„,„„ = 0.1, для предлагаемого решения 1клин = 0.2.

4.3. Разработка биофизических составляющих критериев качества

лазеротерапии

Для оценки качества системы лазеротерапии введен новый биофизический параметр (блок 3.2, рис 1). Перед началом сеансов лазеротерапии и в процессе предложено проводить измерение показателя преломления биологической жидкости как при облучении in vivo, так и при облучении in vitro. Для оценки биофизического критерия предложена модель:

I = (Ап)*103, (6)

1виоф - (Дптек / An715 )* 103 , (7)

где Дп = щ - П2, П] - показатель преломтения биотогической жидкости после №-ой процедуры лазеротерапии, п2 - значение показателя преломления биологической жидкости до начала процедур лазеротерапии (исходное значение)

Прогностически действие лазерного излучения будет эффективно, если показатель преломления биожидкости при облучении in vitro изменяется более, чем на 5*104. Структурный отклик организма регистрируется в том случае, если показатель преломления при облучении биообъекта in vivo изменяется более чем на 5*10"4.

В итоге для прототипа 16и0ф = 0, ДОЯ развитой системы лазеротерапии Ьиоф = 0.2.

4.4. Разработка физиологических составляющих критериев качества

лазеротерапии

Для разработки физиологических состаляющих критерия качества лазеротерапии были проанализированы следующие типы реакций: реакция тренировки (используется для достижения противовоспалительного эффекта,

для снижения показателей свертывания крови и для зашиты при повреждениях лечебными воздействиями) и реакция активации (эффективна для снижения коагуляционных свойств крови, применяется при сердечно-сосудистой патологии). Установлено, что воздействие лазерного излучения эффективно, если организм из патологического состояния (состояния стресса или переактивации) переходит в состояние активации или тренировки. В таблице 3 представлены параметры адаптационных реакций организма.

Таблица 3

Характеристики адаптационных реакций организма

реакция тренировки реакция активации хронический стресс негармоническая реакция

кол-во лимфоцитов (XI) 21-27 40-45 <20 >45

эозинофилы (х2) 3-4 3-4 0-2 < 1 или > 6

лейкоциты (хэ) 7-9 4-7 6-10 < 4 или > 8

6 коэффициент реакции 2 3 -2 -4

Для получения физиологического критерия (блок З.З., рис.1) мы анализировали общий анализ крови и реакцию организма определяли в соответствии с табл. 3. Кроме этого каждому физиологическому состоянию был присвоен весовой коэффициент 5, полученный статистически.

На базе полученного экспериментального материала сформулировали физиологический критерий качества лазеротерапии:

I = (х, «¡/20-т х2а2/4 + х3а3 /4)5 /т . (8)

Г утек / |Тр _

Афизиол 1 ' 1

= (х, а, / 20 + х2 а2 / 4 + х3 а3 / 4) (б/х)тек (т/б)77*6 , (9)

где т - № процедуры лазеротерапии, Х| - количество лимфоцитов. аг = 0.7, х2 -количество эочинофилов, а2 = 0 2, х^ - количество лейкоцитов, аз = 0 1, 6 - коэффициент реакции.

Для развитой системы лазеротерапии Гф„,и0, = 0 4, в то время как в

ПрОТОТИПе 1ф„зиол = 0.

Таким образом нами разработаны и клинически апробированы методики, позволяющие диагностировать исходное состояние и состояние после воздействия, т.е даны методики анализа адаптационного отк!ика организма на низкоинтенсивное лазерное излучение.

5. Создание подсистемы интегративной поддержки разрешения нетипичных ситуаций в системе лазеротерапии

Для создания подсистемы интегративной поддержки разрешения нетипичных ситуаций провели учет всех аспектов сложности биообъекта: структурной, организационной, алгоритмической, системной и кибернетической табл.4). Учет производили на основе моделирования межпредметной деятельности, системно-интегративной поддержки и комплексной системы знаний.

Таблица 4

Основные виды сложности биологических объектов, требующие учета при

развитии лазеротерапии

Наименование вида сложности Проявление сложности Существо сложности 1 Весовые ] коэффициенты ' критериев 1 сложности

структурная агрегирование многоэлементный состав 1 0.25 |

системы !

организа- структурная самоорганизация под !

ционная устойчивость действием неспецифического воздействия ' 0.20 |

алгорит- неопределенная длина несжимаемость случайных ' |

мическая алгоритма (способа описания) последовательностей ! 0.15 1

системная приб тижечное моделирование всегда расхождение 1 «модель-объект» 1 0 12 1

кибернети- отсутствие моделей ограниченность 1 0.12

ческая информации

сложность бесконечный набор ограниченность 1

выбора дискретных и комбинаюрньгх ¡адач ресурсов 0 16

Пример учета структурной сложности (СС) через анализ биообъекта в прототипе и в развитой системе лазеротерапии'

СС = п + п(п-1), (10)

где п - количество элементов сложности, п(п-1) - кличество связей

В биообъекте, подвергающемся воздействию лазерного излучения, должны учитываться следующие элементы сложности' форменные элементы крови (лейкоциты, лимфоциты, эозинофилы, базофиллы, эритроциты, моноциты, палочкоядерные сегменты), реакции крови (скорость оседания эритроцитов, протромбиновый индекс, реакция агрегации и т.д.), биохимические составляющие крови (гемоглобин, белок, мочевина и т.д.), биофизические характеристики крови (оптические и структурные). Всего - 20 групп элементов сложности. В каждой группе содержится ~ 10 элементов.

Максимальная структурная сложность составляет порядка 4*104 ед. В прототипе учитывается 5 групп элементов сложности, структурная сложность прототипа ~ 2* 103 ед. В развитой системе лазеротерапии могут учитываться 18 групп элементов сложности, ее структурная сложность ~ 4*103 ед, чего достаточно для принятия решения и разработки методики лазеротерапии в сложных нетипичных ситуациях. Структурная сложность прототипа позволяет использовать методы лазеротерапии только в типичных ситуациях (у типичных пациентов).

5.1. Моделирование межпредметной деятельности с привлечением системно-интегративной поддержки

Эффективное развитие системы лазеротерапии возможно в рамках интегративной медицины, где для принятия решения привлекаются специалисты из смежных областей (биофизика, математика, физика, информатика и системотехника). В развитой системе лазеротерапии разработана алгоритмическая схема интеграции, учитывающая взаимодействие специалистов из смежных областей (рис.10). Дальнейшее развитие системы может происходить за счет перевода системы знаний на качественно новый уровень (глубина проработки системы знаний).

Уровень знаний удовлетворяет для получения результата по нетипичной ситуации'

Оценка межпредметной деятельности

ДА

Системная интеграция

Конец цикла по нетипичной проблемной ситуации

Г7

^ Конец ^

Новое интегрированное межпредметное знание для реализации лазеротерапии в нетипичной ситуации

Рис.10 Алгоритм межпредметной и системной интефации в развитой сиоече лазерот ерапии

Таким образом, за счет интеграции систем знаний фундаментальных наук нами была получена развитая система лазеротерапии, которая позволяет на основе комплексных межпредметных знаний принимать решения в нетипичных ситуациях.

5.2. Информационно-когнитивный блок

Для работы с оцененным уровнем сложности биообъекта создана модель знаний о воздействии НИЛИ на биообъект, при которой декларативная, процедурная и ценностная составляющие целостного представления о лазеротерапии внутренне согласованы между собой в рамках общего комплекса лечебно-диагностических мероприятий. В 3 главе рассмотрена функциональная полнота системы знаний о взаимодействии лазерного излучения с биообъектом. Для получения полной системы знаний необходимо рассмотреть параметрическую полноту физической структурномодифицирующей модели взаимодействия низкоинтенсивного лазерного излучения с биообъектом..

Модель знаний параметров НИЛИ На основе закона Бугера, средних величин поглощения биоткани и ее теплопроводности нами определены верхняя граница средней интенсивности лазерного излучения, при которой эффект носит характер слабого воздействия, ~50мВт/см2. Экспериментально установлено, что слабые полевые воздействия проявляются в виде синхронной структурной перестройки (наблюдаемой нами на физической модели биологической жидкости). Нижняя граница для интенсивности поля, где наблюдается эффект биостимуляции, определяется существованием отклика на полевое воздействие. Экспериментально нами установлено, что такой отклик имеет место при интенсивностях лазерного излучения порядка (0.001 - 0.005) мВт/см2.

Модель знаний о системно-интегративных параметрах биообъектах Для создания структурномодифицирующих характеристик биообъекта необходимо учитывать целостное воздействие низкоинтенсивного лазерного излучения на организм (патологический или здоровый), и воздействие на

модельную биосреду. Для создания общей картины лазератерапии мы проанализировали процессы, характеризующие объект воздействия НИЛИ:

физические: распространение излучение в биоткани; взаимодействие излучения с биожидкостью; реструктуризация состояния биожидкости в области облучения; распространение «структурного изменения» в биожидкости за счет конформационных и кооперативных эффектов; распространение «структурных изменений» за счет циркуляции биожидкости; изменение биофизических свойств жидкости (текучески, оптических характеристик и т.д.) за счет глобальной реструктуризации;

физиологические: изменение биохимических параметров и адаптационных реакций организма.

Поскольку живой организм - сложная саморегулирующаюся система, структурно-модифицируемая внешним низкоинтенсивным электромагнитным полем, наблюдаются адаптационные реакции организма на лазерное воздействие, оказывающие непосредственное влияние на процесс реструктуризации биожидкости. Нами показано, что физиологически НИЛИ -стрессирующее оптическое воздействие, первичным актом взаимодействия с организмом которого является специфическая релаксационная реструктуризация надмолекулярных лиотропных образований в биожидкостях.

Комплексная система знаний о процессах взаимодействия НИЛИ с биообъектом

Для управленческой деятельности по организации лазеротерапии создана тмплексная модель знаний по элементарным процессам, происходящем в организме в поле низкоинтенсивного лазерного излучения.

Проведена энергетическая оценка эффекта лазеротерапии. Каждому состоянию биожидкости нами поставлено в соответствие ее энергетическое состояние, в частности, С>„ - энергия состояния нормы (стабильное состояние биожидкости) и - энергия метастабильного "патологического" состояния, которая меняется во времени при изменении состояния от патологии к норме в процессе лечения. Динамика изменения ДО = ' С>р - определяет

эффективность процесса воздействия (Ecf = AQ/Qn). Изменения эффективности лазеротерапии в зависимости от мощности излучения представлены на рис.11. Нами обнаружено четыре зоны параметров: W < Wmin (1) (интенсивность лазерного излучения недостаточна для инициализации процессов реструкторизации); Wmm < W < Wrnax (2) (интенсивность лазерного излучения, при котором процессы реструктуризации биожидкости существенны (для Не-Ne лазера Wmax ~ 20..30 мВт/см2); W,1MX < W < Wsur (3) (процессы реструктуризации не наблюдаются); W > Wsur (4) (наблюдается возникновение необратимых процессов в области облучения (термическое разрушение, испарение и т.д.)). Для каждой длины волны (кривые разного типа) существует оптимальное значение интенсивности Wopt, при которой достигается максимум эффективности реструктуризации. В каждой локальной области процесс реструктуризации заканчивается после перехода биожидкости из метастабильного в стабильное состояние. Наиболее важным фактором воздействия является локальная интенсивность поля излучения. Ее увеличение от Wmm ведет к увеличению вероятности бислойных переходов и единичных акюв перестройки. Начиная с определенного значения Wopt наблюдается замедление роста эффективности и насыщение с последующим спадом при увеличении интенсивности поля. Это связано с тем, что при W ~ Wopt все структурные образования в локальной области облучения испытывают возмущение и дальнейшее повышение интенсивности. При W ~ Wmin наблюдается колебательное изменения вблизи нуля, что говорит о появлении отклика биосистемы на воздействие. Появление максимума и насыщение определяется процессами «накопления возмущения в среде».

Оптимальное время воздействия Topt, за которое достигается максимум (или насыщение) определяется перестройкой всей биосистемы и, значит, определяется величиной (размерами) области поля в биоткани (которое, всегда мало по сравнению с размерами всей биосистемы) и скоростью рециркуляции биожидкости.

Wm.il \Vopt Wmíг W

[да/отт|

Рис 11 Качественная картина ивисимоети эффективности лазеротерапии от мощности излучения

В диссертационной работе экспериментально доказано, что слабое воздействие оказывает влияние только на метастабильные структурные состояния биожидкостей Разработана модель фоточувствительной среды, основанная на создании метастабильности в концентрационных областях структурных переходов Смоделирована структурная составляющая биожидкости - метастабильная везикулярная среда и проведены исследования ее в процессе релаксации и в поле низкоинтенсивного лазерного излучения.

Установлено, что структурные изменения (при дестабилизации системы) сопровождаются нелинейным изменением показателя преломления всей системы. Для создания физической модели структурных перестроек проанализирована зависимость изменения показателя преломления при структурных перестройках, вызываемых воздействием низкоинтенсивного лазерного излучения с помощью модифицированной формулы Лоренц-Лорснтца.

п / ((п2 - 1)( п2 + 2)) (ёпАЮ) = 1/6 (сЖ/ЯсЮ - ЗЛЬ/Ь), (10)

где п - показатель преломления системы. Э - диаметр везикулы метасгабильной структурно-модифицированной системы И - чотеку тарная рефракция АТ /I - коэффициент линейного расширения оболочки везикулярного агрегата

Уравнение устанавливает зависимость первой производной показателя преломления от двух членов, один из которых определяет динамику рефракции, а другой - изменение плотности оболочки агрегата (выраженное через коэффициент линейного расширения). Нами установлено, что эти изменения определяются процессами взаимодействия липида с водой. Поляризуемость среды изменяется вследствие процессов гидратации липидов без набухания, когда растворитель заполняет пространство в структуре агрегата не изменяя плотности упаковки молекул липида. При этом образуются новые связи молекул липида с молекулами воды, что приводит к увеличению рефракции и, соответствует росту показателя преломления системы Изменение плотности оболочки агрегата вызвано процессами гидратации липидов с набуханием, когда взаимодействие типидов с водой приводит к разрыхлению и уменьшению плотности агрегата При этом увеличиваются размеры агрегата и уменьшается показатель преломления системы.

Экспериментально доказано, что изменения физических свойств водно-лецитиновой системы, содержащей лецитиновые метастабильные везикулы, определяется динамикой свойств только везикул, поэтому изменения оптических параметров всего образца определяются объемным содержанием лецитиновых везикул в воде. Метастабильная водно-лецитиновая система содержит метастабильные везикулы, которые сохранили более плотную молекулярную упаковку, сформированную в стабильных везикулах до разведения. Процесс разрыхления структуры везикулы сопровождается дополнительной гидратацией липидных молекул Механизм такой гидратации аналогичен механизму развития дефекта типа сквозной поры в липидном бислое. В поверхностном слое метастабильной везикулы с конечной вероятностью образуется дефект, в виде участка, состоящего из более гидратированных молекул Энергия такого дефекта в случае однородности поверхности метастабильной везикулы равна работе образования дефекта за вычетом энергии бездефектного участка. Дефекты малого радиуса имеют тенденцию к исчезновению. Дефекты с радиусом превышающим некоторое

критической значение необратимо увеличиваются, приводя к структурному превращению всей поверхности метастабильной везикулы. Помещение такой везикулы в поле излучения уменьшает критический радиус дефекта из-за уменьшения энергии, необходимой для структурного перехода (уменьшение высоты энергетического барьера). Таким образом, при облучении метастабильных везикул линейно-поляризованным светом на участках, где молекулярные диполи липида ориентированы перпендикулярно полю, наблюдается дополнительная дестабилизация мембраны и ускорение структурного перехода. В везикулах, попавших в поле поляризованного излучения, структурные перестройки происходят практически одновременно, поэтому наблюдаются изменения свойств всего образца.

Таким образом общая картина процесса модификации структуры метастабильных агрегатов в поле лазерного излучения представляется нами в виде процесса проходящего в два этапа: первый характеризуется увеличением показателя преломления, неизменным значением среднего размера агрегатов и увеличением модуля упругости, т.е. деформируемости (несферичности) агрегатов: второй этап характеризуется уменьшением показателя преломления, увеличением средних размеров частиц и уменьшением модуля упругости, т.е. возвращению к сферичности при увеличении радиуса агрегата рис.12).

Полученные экспериментальные данные изменения показателя преломления системы в поле низкоинтенсивного лазерного излучения согласуются с теоретическими расчетами модели процессов гидратации-дегидратации везикулярных агрегатов в поле излучения. Так как релаксация в биожидкости представлена процессами гидратации и дегидратации, она инициирует ряд изменений, связанных с растворимостью веществ в биожидкостях организма, коллоидной стабильностью, компартментализацией отдельных молекулярных комплексов и обменом веществ Полученная полевая модель позволила объяснить все известные механизмы взаимодействия лазерного излучения с биообъектами и разработать методы диагностики и лечения больных с помощью низкоинтенсивного лазерного и ;л ЦИиь .<

»пвЛНОТЕКА С.Петербург

О» N0 кг

1 3550 1 3545 1 3540 1 3535 1 3530 1 3525

13, мкм

500

450 400

а п п г- т п л п

о 1 в / А / _ . .. / 1 Ь 0 а 1 I 1 и о" Ь 0 ч ! \ 2

'-14 О^ - —^нр -

ь ___ о „ о/В З-ъ-0-1Г—0-5 С :: л : , 2 о

А ^ _ 0 0 0 -0 1 П а

и " у и

3 12 3 5 6 7 8 гидратация без набухания гидратация с набуханием * мин

с W 1 ш

Рис.12 Изменения структурно-оптических параметров системы в процессе облучения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На базе клинического центра «Кардиология» г Екатеринбурга развита система лазеротерапии за счет создания и введения в эксплуатацию с 1991г. лаборатории клинической биофизики с новыми структурными составляющими Сподсистемой интегративной поддержки разрешения нетипичных ситуаций, блоками оценки биофизических и функциональных критериев качества лазеротерапии), а также с развитыми блоками лечебно-диагностико-

технологического, организационно-управленческого, лабораторно-клиничес-кого и др.профилей.

Развитая система лазеротерапии обеспечила разрешение нетипичных клинических ситуаций и улучшила штатную ситуацию на основе углубленных знаний о взаимодействии лазерного излучения с биообъектом.

Работа выполнена в рамках парадигмы интегративной медицины, обеспечивающей медицинские, физико-математические, информационно-когнитивные и системотехнические аспекты, что обеспечило комплексный анализ взаимодействия лазерного излучения с биообъектом, развитие диагностико-технологической, организационно-управленческой, и критериально-оценочной деятельности в интересах пациента.

Созданы физическая модель биосреды, чувствительная к низкоинтенсивному лазерному излучению, и структурно-модифицирующая модель взаимодействия лазерного излучения с биообъектом, позволившая идентифицировать специфический отклик биосреды на низкоинтенсивное лазерное излучение.

Предложены методики выбора и коррекции режимов лазеротерапии, а также методики оценки качества лазеротерапии.

Результаты внедрены в практическое здравоохранение с научно-техническим, социальным и экономическим эффектами.

Список основных публикаций по теме диссертации

1. Надмолекулярные перестройки модели биологической жидкости в поле низкоинтенсивного лазерного излучения // Тез Докл «1-й Троицкой конференции по медицинской физике» - Троицк, 2004. - С 67 (соавт Захаров В.П.)

2 Monresonance field mechanism of laser therapy /' Laser Physics - 2005 - Vol 15 - N3. - P 15 (Zakharov V P )

3 low level laser therapy field model 4\3th International Laser Physics Workshop (LPHYS'04) - Trieste, Italy, 2004 P 190 (Zakharov V P )

4 The \on_Resonance Field Mechanism Of LII T, Light Actuated Tissue Regeneration and Therapy I // Hawaii, USA, 2004 P 130 (Zakharov V P , Kotova S P , Yakutkin V.V )

5 Структурные изменения биожидкостей в низкоинтенсивном электромагнитном поле // Тзисы докл III Между народной научно-технической конференции ('Физика и технические приложения волновых процессов» - Волг01рад, 2004 г Р 15 (Захаров В Г1 )

6 Современные направления научных исследований в лазерной медицине // Тезисы Докл 3 Международной научно-практической конференции «На передовых рубежах науки и инженерного творчества» - г Екатеринбург, 2004г - С 17-19 (Фрейдлина М С , Габинский ЯЛ.).

I. Human body optical-properties kinetics in low-level laser field // Proc SPIE Laser Applications m Medicine, Biology, and Environmental Science - Vol 5149 -P. 67-75. - Sep. 2003. (V. P. Zakharov, S. P. Kotova, V V. Yakutkm)

8. The bioliquid and tissue state alteration in low-level laser field // Proc. SPIE Optical Technologies m Biophysics and Medicine IV - Saratov Fall Meeting 2002 -Vol 5068. P 36^8 (V. P. Zakharov).

9. Полевой механизм лазеротерапии // Тез.докл «Лазеры для медицины, биологии и экологии». - С -Пб., 2004 г С П (В П Захаров)

10 Структурные изменения биожидкостей в поле лазерного излучения // Тезисы докл конф. «Лазеры.Измереиия Информация » - С -Пб., 2002. - С 62-63 (Захаров В.П.).

II. Механизмы лазеротерапии Полевая модель. // В кн «Новые технологии в медицинской практике» - Самара, 2002. - С. 125-141 (Захаров В П).

12. Полевая модель лазеротерапии //Известия СНЦ -2002 - Т.4. - №1. С.45-54 (Захаров В П , Котова С.П , Якуткин В.В )

13 Laser induced structural optical effects in Blood // Technical Digest of the conference on Lasers, Applications and Technologies (I AT 2002) - Moscow, Russia, 2002. P 168. (Zakharov V.P.)

14 Human bodv optical properties kinetics m low level-laser field // Technical Digest of the conference on Lasers, Applications and Technologies (LAT 2002). - Moscow, Russia, 2002 -P 168. (Zakharov V.P . Kotova S P , Yakutkin V V )

15. Laser induced structural effects in metastable phospholipid medium // Physics of liquid matter- modern problems (PLMMP-2002) - Kiev, 2002 - P 2 (Zakharov V P )

16 Stimulated biomembranes restructure m low level laser field // Physics Meets Biology trom Biomembranes to Catiomc Liposomes. - Helsinki, Finland, 2001 - P 37 (Zakharov V.P ).

17. Laser stimuled restructure of bioliquid // 10th International laser physics workshop (LPHYS'01) - Moscow, 2001. - P.l. (Zakharov V.P.)

18 Structural optical effects m blood // 14th International congress laser medicine ICLM'99 -Florence, 1999.-P.35 (Zakharov V.P.).

19 Анализ кристаллических и жидкокристаллических фаз субстратов биологических жидкостей с целью регистрации их эмерджентаого статуса // Сб науч Тр. 1-й Всерос научно-практич конференции - Москва, 1998 г. - С. 18 (ЯковлевЮР., ГабинскийЯЛ)

20 Моделирование воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения на плазму крови в водно-лецитиновой системе //Тезисы докладов 1-го Международного Конгресса "Лазер и здоровье 1999" - Москва, 1999 - С.12. (Яковлев Ю Р , Габинский Я.Л.)

21 Применение низкоинтенсивного лазерного излучения для лечения инфарктных больных с ранней постинфарктной стенокардией рефрактерной к медикаментозной терапии // Тез. Докл 1-го Международного Конгресса "Лазер и здоровье 1999" - Москва, 1999 -С.56. (Яковлев Ю.Р.. Габинский ЯЛ).

22 Water-lecithin system modeling of effects of low-intensity laser radiation on the blood plasma // Abstract of the 1-s! International congress "Laser and Health 98" - Cuprus, 1998. - P 315 (Gabmsky Y.L., Yakovlev Yu.R).

23 The application of low-intensity laser radiation for treatment of heard attack with early angina of refracting and medicine therapy // Abstract of the 1-st International congress "Laser and Health 98" - Cuprus, 1998 - P 347 (Gabinsky Y L , Yakovlev Yu R )

24 Воздействие низкоинтенсивного лазерного изтучения на коагучирующие свойства крови у больных ИБС с ранней постинфарктной стенокардией, рефрактерной к медикаментозной терапии // Тез.докл Девятой Конференции Московского Общества Гемафереза. - М , 2001. С 37 (Габинский Я Л )

25 Концепция практического применения лазеротерапии в кардиотогии» // Уральский кардиологический журнал - №4 - 1999 - С 13-16 (Габинский Я Л , Яковлев ЮР)

26.Лазеротерапия Теоретические и практические аспекты // Уральский кардиологический журнал. - №5 - 1999 - С 5-7 (Габинский Я.Л , Яковлев Ю Р.)

27 Механизмы лазеротерапии Полевая модель '/ Труды научного семинара «Взаимосвя;ь структуры и функции в живых и неживых системах». - Екатеринбург, 2001 - С 73-80

28 Laser Induccd Effects In Metastable Liquids /' Abstract of International Conference Physics meets biology. - Helsinki. Finland, 2001. P 347 (Zakharov V P)

29 Структурные изменения биожидкостей в низкоинтенсивном электромагнитном поте /' Тез. Докл.конф по применению лазеров в медицине - Самара, 2001 год -С.76.

30 Инфаркт миокарда и информационно-аналитические возможности поляризационной микроскопии/'-Екатеринбург, 1994 г Изд-во Потиграфист -56 с (Габинский Я Л , Яковтев ЮР.)

31 Changes of scattering properties during low-intensity laser radiation and spontaneous relaxation of the metastable water-lecithin system // Laser Chemistry, Biophysics and Biomedicine, ICONO'95. M , 1995. - V 2802. - P 185-190. (Gabinsky Ya.L., Yakovlev Yu.R )

32 Changes of optical blood plasma properties during low-intensity laser radiation // Biomedical Applications of Laser Laser Optics'95 S Pet., 1995 - V 2769 - P 75 - 77. fGabinsky YaL, Yakovlev Yu.R)

33. Lyotropic blood serum liquid crystals as indications of the orgamsn s adaptation m acute myocardium infarction // The III World Congress of the International Society for Adaptive Medicine. - Tokyo, Japan, 1993 P 63 (Gabinsky Ya L., Yakovlev Yu R).

34 Formation of Structures with optical activity щ water-lecithm sjstem in plane capillary after photoirradiation // abstracts of summer European Liquid crystal conference - Vilnius, 1991. - V 1. -P 133. (Yakovlev Yu.R.).

35 Photo-induced optical phenomena m lecithin-water s>stem '/' abstracts of summer European Liquid crystal conference - Vilnius 1991 - VI -P132 (Yakovlev Yu.R )

36. Инфаркт миокарда Биофизические аспекты хронопатологии острого инфаркта миокарда ' Изд-во Уральского университета - Гка1еринб\рг, 1994г 516с (I абинский Я Л . Оранский И Е , Яковлев Ю.Р )

37 Изменение везикутярных структур водно-лецитиновой системы при воздейсшии на нее низкоинтенсивкого тазерного изтучения '/Известия РАН Серия физическая - 1995 - Т59 -№1 (ЯковлевЮР)

38 The changes of optical properties of blood plasma at low-intensity laser radiation // LO'ICON'O 95 Conference - St Petersburg, Russia. 1995 P 327 (Gabinsky YaL, Yakovlev Yu.R.)

39 Changes of scattering properties of water-lecithin system during low-intensity laser radiation " LOTCONO 95 Conference - St Petersburg Russia 1995 P 210 (Gabinskj Yal Yako\lev Yu.R.).

40. Effects of low-intensity laser radiation on alteration of scattering properties of the water-lecithin system // Mol. Materials. - 1994. - V 3 - P 289-295 (Yakovlev Yu.R.)

41. Лазероиндуцированные структурно-оптические эффекты в водном растворе лецитина // Известия АН СССР. Серия физическая - 1991 - Т 55 - №9,- С.48-55 (Минц Р.И, Яковлев ЮР).

42 Способ прогнозирования рецидива инфаркта миокарда Пат 5056792 Положительное решение от 28 07 92 (Габинский Я Л, Яковлев Ю.Р.)

43 Фотоиндуцированныс структурные перестройки лиотропного жидкого кристалла в активной среде /'ж Письма в ЖТФ - Т. 13. - Вып.2 - С.68-71. (Скопинов С.А.).

44 Модель фотосгруктурною действия шнкоинтенсивнош лазерного излучения на биологические системы липидный бислой в химически-активной среде // В кн «Применение лазеров в клинике и эксперименте» Под ред проф. Скобелкина O.K. - Москва, 1987. -С 219 -220 (Скопинов С А.)

45. Фотоуправляемая arpei ация в химическиметастабильной лиотропной ЖК-системе, содержащей фосфолипиды // Тезисы VI Всесоюзной конференции «Жидктие кристаллы и их прктическое использование» . Т.З. - Чернигов, 1988. - С.429.

46 Структурные механизмы биологическою действия низкоинтенсивного лазерного излучения, физико-химические модели и фотоиндуциров&нный полиморфизм // Тезисы международного симпозиума по лазерной хирургии и медицине - М.,1988. - 4.1. - С.555 -557. (Скопинов С.А.)

47 Способ прогнозирования течения раневого процесса Ах 170840 (Скопинов С А, Дробияина О.В , Северин М В , Лисиенко В.М , Минц Р.И)

48 Управляемые метастабильные состояния прозрачного раствора, индуцированные низкоинтенсивным лазерным излучением // ж.Письма в ЖТФ -1.14. -№20. - 1988г. - С 1850 - 1853. (Минц Р.И, Скопинов С.А )

49. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на формирование жидкокрииалтических структур в растворе гликопротеинов // ж Молекулярная биология -1989 -Т23 -№2 -С416-421 (Скопинов С.А., ДенисоваЕ А., Вазина A.A.,Железная Л.А.).

50. Способ определение индивидуальной чувствительности к лазерному воздействию» A.c. 1635999 (Минц Р И , Скопинов С А , Лисиенко В.М . Дробинина О В . Северин М В )

51 Структурно-оптические эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения в химически-метастабильном лиотропном жидком кристалле /' Журнал технической физики. -Т 59 - Выл 11. -1989 - С 84-89 (Скопинов С.А).

52 Формирование жидкокристаллических структур в тканевой жидкости в процессе заживления раны в условиях периодического облучения гелий-неоновым лазером // ж Биофизика - Т. XXXIV - Вып.6. - 1989 - С 1060-1062. (Минц Р И., Скопинов С.А, Лисиенко В М., Дробинина О.В.)

53. Способ оценки течения острого панкреатита А и 130695 (Лисиенко В.М., Минц Р И, Шурыгина Е.П , Скопинов С А ).

54 Formation of oriented films by тис us glycoproteins on the faces of NaCl crystal I I Studia biophysica V.1333 - 1989 - N3. - P.221-225. (Mintz R.I, Skopmov S.A., Denisova E A , Vazma A.A., Zheleznaya L A., Lazarev PI).

55. Трансформация жидкокристаллических комплексов в биологических жидкостях организма при локальном лазерной стимулировании процесса заживления гнойной раны в эксперименте // ж. Патологическая физиология и экспериментальная терапия - №6. - 1989 -С 35-37 (Минц Р И., Скопинов С А., Лисиенко В.М , Дробинина О В )

56 The crystallo-optic diagnostic methods of the soft laser-induced effects in biological fluids // "Laser applications in life" The 3-rd International Conference on laser scattering spectroscopy and diagnostics of biological objects. Book of abstracts M., 1990 - V 2 -P.80 (Skopmov S.A.)

57 Синхронные изменения в клетках и во внеклеточной среде, индуцированные низкоинтенсивным лазерным облучением // Краткие сообщения по физике - №3. - 1990 -С 12-14 (Захаров С Д, Панасенко Н А, Перов С.Н., Вольф Е.Б., Еремеев Б.В., Лейб Е.Д.).

58. Взаимосвязь эффектов низкоинтенсивного лазерного излучения на деформируемость изолированных клеток и интегральные оптические характеристики клеточной суспензии // Материалы 1 Республиканской конференции «Новые физические методы в медицине» -Ворошиловград, 1990 - С 10-11 (Вольф Е Б., Скопинов С.А., Захаров СД, Перов С.Н., Панасенко Н.А., Еремеев Б.В.).

59 Способ диагностики злокачественных эпителиальных новообразований кожи А С 1745047 (Минц Р И , Скопинов С А , Теодор И.Л., Шатохина С.Н. Яковлев С.А,, Беренбейн Б.А.)

60 Способ определения нарушений в системе обмена липидов Ас 1723527 (Минц РИ., Барац С С., Скопинов С.А., Андреев А Н., Веселова B.C., Зубаоева Т.В.).

61 Фотооптический отклик плазмы крови на низкоинтенсивный красный свет // ж Биофизика - I 35 - №6 - 1990 - С 998-999 (Минц Р.И , Скопинов С.А)

Подписано в печать 25 01 2005 г Формат 60x84 Уел пл 2,33 Тираж 70 мо Заказ 1403 Г

Отпечатано с готового оригинап-чакета в типог рафии АМБ

620144, г Ркйтеринбург >л Фр>нзе, 96 Гет 269-55 14 269-55-07, 269-55 08

H11 7

РНБ Русский фонд

2006-4 7471