Действительно, когда тела взаимодействуют без видимого контакта, физики обычно говорят о полях. Каждому полю соответствует своя электрическая, магнитная и тому подобная сила. Однако и силы, и поля бывают только физические. Биологических сил в природе просто-напросто не существует…
По каким же каналам идет сегодня изучение физических полей человека и животных?
Надо сказать, что первые в нашей стране методы функциональной диагностики, позволяющие с помощью особо чувствительной аппаратуры улавливать излучаемые биообъектом, в частности человеком, сигналы и извлекать из них ценную информацию о физиологическом состоянии организма, родились, разумеется, не на пустом месте. Фрагментарно новая наука уже существовала.
В Горьковском научно-исследовательском радиофизическом институте под руководством члена- корреспондента АН СССР В. С. Троицкого разработаны высокочувствительные радиометры, регистрирующие радиотепловое излучение человека. В Институте атомной энергии им. Курчатова под руководством доктора технических наук
В. И. Ожогина 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.
Ясно, что наибольший интерес представляют те поля, что способны в реальном времени поставлять информацию о состоянии сердца, легких, мышц и других органов в их функциональной динамике. Для исследования отобрано семь каналов. И хотя это число издревле относится к разряду магических, но, право же, нет ничего таинственного или мистического в самих этих достаточно хорошо изученных физиками электрическом и магнитном полях, в инфракрасном излучении с поверхности тела и в радиотепловом (СВЧ) излучении внутренних органов, а также в оптической хемилюминесценции и акустических сигналах. Седьмой канал химический, ведь биообъект в процессе жизнедеятельности создает свою газовую, аэрозольно- ионную атмосферу, также содержащую немало ценной информации о функционировании организма.
Существуют и другие поля у биообъекта, скажем, рентгеновское или жесткое гамма-излучение. Но они не столь информативны, вследствие чего и малопригодны для функциональной диагностики. Например, жесткое гамма-излучение, связанное с естественной радиоактивностью, период изменения которого составляет десятки лет, никак не может быть промодулировано физиологическими процессами организма.
Еще до начала исследований предполагалось, что один из самых информативных каналов связи биологических объектов находится в инфракрасном (ИК) тепловом диапазоне. Ведь теплокровное существо, как, впрочем, и любое нагретое тело, является источником равновесного электромагнитного излучения с максимумом интенсивности в среднем ИК-диапазоне. Именно здесь, на волне 8-14 мкм, находится так называемое «окно прозрачности» атмосферы, через которое наша планета «сбрасывает» в космос излишки энергии, получаемой от Солнца. И действительно, достаточно интенсивное, мощностью до 200–300 Вт, ИК- излучение человека способно «транслировать» информацию о распределении температуры на поверхности тела и о ее динамике на десятки метров, ибо атмосферой практически не поглощается.
Тепловизионные картинки самых различных тел, раскрашиваемые компьютерами в искусственные 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, и это мгновенно отражается на параметрах, излучаемых им полей. Чтобы диагностировать весь организм в его 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 различается тепловой контраст в 0,01 градуса. 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.
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? Записываются 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 традиционной термограммы. Самое же главное заключается в том, что отклонения организма от нормы можно обнаружить до того, как в системе кровообращения возникают патологические изменения.
Но, строя динамичные ИК-термоизображения, 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.
Быстро узнать температуру человека и в считанные секунды дать ответ — здоров он или заболел? — можно по каналу 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 находится сигнализирующий орган.
Учтя эту тонкость и работая на более коротких волнах, исследователи прицельнее 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 воссоздать 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, каждый настроенный на одну из волн в диапазоне от 3 до 30 см, уверенно регистрируют температуру любой точки тела — от поверхности до четырехсантиметровой глубины.
Гак впервые в мире были получены динамические радиотепловые карты, скажем, брюшной полости, карты радиояркостной температуры головного мозга и т. д.
«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
