Паркинсон в невесомости
Глаза Александра Мейгала на экране компьютера. Фото: Дмитрий Лощинин

Глаза Александра Мейгала на экране компьютера. Фото: Дмитрий Лощинин

Как карельские ученые создают методы диагностики сложных заболеваний

В IT-парке Петрозаводского государственного университета медики и математики добились серьезного успеха — в сотрудничестве с коллегами из Университета Восточной Финляндии (Куопио) они практически разработали способ улучшить точность диагностирования болезни Паркинсона, почти на 20 процентов.

На помощь медицине пришли математика и физика. Петрозаводский профессор Александр Мейгал, в свое время участвовал в российском проекте «Марс 500» в Институте медико-биологических проблем РАН. И в ходе него пришел к выводу, что искусственная «невесомость» может быть успешно использована для реабилитации паркинсонизма. Корреспонденту «Русской планеты» первому из журналистов удалось попасть в практически секретную лабораторию и понаблюдать за исследовательской работой ученых.

Вывеска «IT-park» на здании бывшего общежития Петрозаводского госуниверситета в центре города всегда казалось обозначает что-то пусть модное, но малополезное. Сегодня это уже не студенческое общежитие-профилакторий. Открываю дверь лаборатории новых методов физиологических исследований. Возникла эта лаборатория два года назад в рамках реализации Программы стратегического развития ПетрГУ в партнерстве с Университетом Восточной Финляндии в Куопио (консорциум NeuroEMG, в который входит также Гарвардская медицинская школа и два университета в Китае) как некая «кухня» для апробирования новых методов исследований в физиологии. Осторожно захожу в помещение.

– Пока все идет отлично, на мониторе мы видим зрачки, — поправляет на голове испытуемого устройство похожее на очки светловолосая женщина в белом халате.

Елена Кравцова и Александр Мейгал во время обследования. Фото: Дмитрий Лощинин

Я беру стул подхожу ближе и сажусь рядом.

– Присоединяйтесь, мы как раз сейчас тестируем прибор, который в будущем сможет помочь выявлять болезнь Паркинсона. Кстати, впервые в качестве пациента сам профессор Александр Мейгал, — улыбается отоларинголог, доцент Елена Кравцова. — Мы продолжим.

Александр Мейгал — заведующий лабораторией новых методов физиологических исследований ПетрГУ, доктор медицинских наук, перечисление всех его званий и регалий займет полстраницы: лауреат премии президиума РАН, член Нью-Йоркской академии наук (NYAS), член всероссийского физиологического общества им. И.П.Павлова, финского (SuFY) и скандинавского физиологических обществ (SFS) и далее по списку.

Елена настраивает прибор, регистрирующий глазодвигательные реакции. На специальных очках со съемной крышкой встроены видеокамеры, они фиксируют положение глаз.

– Александр Юрьевич, вам придется пока посидеть, — Елена обращается к профессору и переводит взгляд на меня, — Александр Юрьевич пока меня не видит. Но зато я вижу его глаза на мониторе. Сейчас временно снимем крышку с очков.

Елена снимает крышку и идет к выключателю, гасит свет. На экране монитора камера фиксирует самую темную точку. Это зрачок.

– У вас нет линз? — уточняет Елена у Александра.

– Нет.

– Что-то левый глаз плохо фиксирует. Желательно не моргать.

– Я очень долго перед компьютером сидел, глаза сухие, моргаю.

– Тут важно хорошо настроить, видите, камера плохо фиксирует. У Александра Юрьевича, что меня смущает — точка прыгает все время. Я попытаюсь затемнить глаз. Вот так вот лучше. Стабилизировалось. Делаем калибровку.

После того, как камеры настроены, Елена укладывает Александра Мейгала на кушетку, подголовный сектор поднимает на угол в 30 градусов.

– Сейчас будем делать пробу — раздражать внутреннее ухо. Адекватным раздражителем, который на самом деле вызывает реакцию — для полукружных каналов является угловое ускорение. Такую реакцию можно вызвать, скажем, вращением в специальном космическом кресле, — разъясняет Елена.

Поскольку такого вращающегося кресла в лаборатории нет, используют другой метод — вызывают раздражение в ушных каналах и получают глазодвигательную реакцию. Уши и глаза связаны друг с другом напрямую.

– Я буду поочередно дуть то теплым, то холодным воздухом, — Елена направляет в ухо Александру специальный прибор. — Когда буду дуть теплым, глаза начнут двигаться в одну сторону, когда холодным — обратно. Реакции должны быть одинаковые, — что с правого уха, что с левого. Если мы увидим асимметрию, то это будет являться признаком патологии.

Тепловой стимул не является адекватным раздражителем. Но здесь вызывают реакцию за счет явления перфузии, когда нагревают или охлаждают эндолимфу — вязкую жидкость, заполняющую полости органов слуха и вестибулярного аппарата. Эндолимфа участвует в проведении звука.

– Не очень приятные ощущения, — лицо профессора Мейгала напрягается, когда Елена направляет в ухо струю теплого воздуха. — Очень сильное головокружение вращательного характера, словно на экстремальной карусели раскрутили. Как будто придали угловое ускорение. Такое не испытываешь даже во время вальсирования. Я занимаюсь бальными танцами и знаю, что если сфокусировать взгляд на чем-то одном — точке в потолке, то укачивать не будет. Здесь это не помогает.

Эта процедура также характеризуется покраснением на лице и учащенным сердцебиением.

– Кстати, танцы один из лучших способов реабилитации при нарушении равновесия, — замечает Елена. — Интересно еще и то, что это исследование нередко приводит к выявлению научных парадоксов. Мы обследовали абсолютно глухую девочку, которая была прооперирована, и внутрь улитки (передний отдел перепончатого лабиринта, отвечает за слуховую часть внутреннего уха, воспринимающего и распознающего звуки — Примеч. РП) был введен электрод, установлен имплант и речевой процессор с передатчиком. Сейчас она слышит, учится в обычной школе, занимается в школе моделей и ходит на каблуках. Так вот, мы обнаружили, что у нее не кружится голова, не тошнит, когда дуем воздухом в ухо. Это фактически парадокс.

Елена завершает процедуру и, оценив графики на мониторе, делает заключение, что у профессора нет патологий. Видеонистагмограф в очередной раз подтвердил свою эффективность.

– Основная цель, — объясняет Елена, — это проведение дифференциальной диагностики между периферическим и центральным поражением. На самом деле это довольно сложно бывает сделать — понять поражен рецептор внутреннего уха либо это какие-то центральные поражения. Собственно, задача этого прибора — провести эту дифференциальную диагностику путем регистрации окуломоторных реакций.

– Что это позволяет понять? — Уточняю.

Александр Мейгал в своем кабинете. Фото: Дмитрий Лощинин

– Скажем, у вас нарушение равновесия. Шаткость походки, какая-то неустойчивость или головокружение. Выявить уровень поражения может этот прибор. Это может быть вызвано либо патологией уха, либо каких-то центральных структур. Вообще бывает очень сложно провести дифференциальную диагностику, это целая головоломка.

– У нас программа для следящего движения глаз, Александр Юрьевич, не закуплена? — обращается Елена к профессору.

– Мы сейчас с коллегами обсуждали, будем заказывать, конечно.

Болезнь Паркинскона — это медленно развивающееся хроническое неврологическое заболевание. Наиболее характерно для людей преклонного возраста. Болезнь связана с  прогрессирующим разрушением и гибелью нейронов в центральной нервной системе.

Паркинсонизм характеризуется мышечной ригидность — потерей мышцами мягкости и эластичности, недостаточной двигательной активностью, тремором — постоянным дрожанием, а также постуральное неустойчивостью, то есть неправильным относительно друг друга положением частей тел человека (например, постоянно опущенная на плечо голова или неразгибающася в расслабленном состояние рука)

– Нам нужна эта программа для лучшей диагностики. У человека есть следящее движение глаз, — объясняет для меня Елена. — Мы же хищники. Скажем, у кроликов нет следящих движений глаз. Им не надо выслеживать цель.

– У него трава всегда рядышком, — улыбается Александр. — Я хочу сказать, что вообще, прибор отличный, вот только одного его не достаточно для диагностирования, в частности, болезни Паркинсона, — профессор Мейгал снимает очки и встает с кушетки. — В нашей лаборатории очень много устройств. Вот, например, плантограф. Он сканирует подошвы ног и может, например, определить плоскостопие. Но в данный момент мы этот прибор не используем. Более интересное устройство стабилометр, который необходим для определения устойчивости человека.

– А зачем в лаборатории беговая дорожка? — перебиваю я.

– А это целая система видеозахвата движения, — присоединяется к беседе младший научный сотрудник лаборатории Герман Мирошниченко. — Могу объяснить. В систему входят специальные камеры, датчики, которые вешают на испытуемого плюс, естественно, компьютер и беговая дорожка. Все это нужно для фиксирования движений человека во время ходьбы, бега. Это лишь один из методов исследования, который может помочь определить, в частности, и болезнь Паркинсона.

— Все это нужно для исследования движения. Благодаря этим методам можно диагностировать различные болезни. Паркинсонизм — это лишь частность, — обращает внимание Александр Мейгал. — В своей работе мы также используем методы термографии — это изображение тела в инфракрасном свете. Есть кардиоинтервалометрия — реакция сердца на разнообразные нагрузки. Сейчас мы планируем приобрести систему искусственной невесомости, разработанную в Институте медико-биологических проблем РАН. Но в каждой лаборатории есть свои секреты.

Александр Мейгал торопится и просит меня продолжить нашу беседу уже завтра — в здании медицинского факультета ПетрГУ. Обещает рассказать о невесомости и своем участии в проекте «Марс 500».

Завершение строительства вокруг нового здания института высоких биомедицинских технологий ПетрГУ. Фото: Дмитрий Лощинин

— Здесь будет Институт высоких биомедицинских технологий ПетрГУ. К сентябрю должны завершить. Наша лаборатория разместится на третьем этаже, — Александр показывает на окна нового строения у медфака.

Сейчас профессор работает в корпусе медицинского факультета. Здесь трудятся и его коллеги по лаборатории. Мы идем в кабинет к доктору медицинских наук Людмиле Герасимовой — профессору кафедры физиологии человека и животных, патофизиологии.

– Людмила Ивановна, идите сюда и посмотрите, — зовет Александр.

– В зеркало что ли? — подходит к Александру, который делает снимок тепловизором у зеркала.

– Какой я нашел фокус — мы похожи на ребят из фильма «Секретные материалы», — Александр и Людмила смеются удачной шутке, — интересно, инфракрасный свет тоже отражается от зеркала, это физика. — А теперь давайте я руку в воду опущу.

На экране тепловизора одна рука явно темнее, но быстро возвращается к исходному желтоватому цвету — температура кисти восстанавливается.

– Мы, например, делаем локальный холодовый тест для выявления склонности к сосудистым спазмам, — рассказывает Людмила. — То есть погружаем руку в холодную воду, а затем смотрим, как восстанавливается температура. Мы можем увидеть, насколько спазм распространен.

Идем в другой кабинет. Здесь аспирант ПетрГУ Роман Алексеев обследует выпускника института физической культуры, спорта и туризма ПетрГУ Алексея Подволокина. Алексей лежит на кушетке.

– Так, снять все кольца, браслеты, часы, руки вдоль туловища, — Роман надевает специальные зажимы с электродами на запястья и ноги Алексея. — Нужна полная тишина и покой, чтобы электрокардиограмма была корректной.

Алексей Подволокин занимается пауэрлифтингом. Это обследование поможет определить физиологическое состояние спортсмена в зависимости от вида спорта.

– Этот метод дает нам данные о ритмичности работы сердца, которые позволят нам сделать выводы о функциональном состоянии организма, — поясняет профессор Людмила Герасимова. — Анализ вариабельности ритма сердца используется для оценки адаптационных систем организма человека и применяется в спортивной медицине, космической физиологии, клинике. Несколько лет назад мы успешно применили его в исследовании состояния больных, перенесших острые нарушения мозгового кровообращения.

Рядом с этим устройством оборудована термокамера, обитая толстым слоем пенопласта и металлической фольгой. В этой комнате застеклено окошко, а внутри виден велотренажер.

–Что это за интересное устройство? — Спрашиваю я.

– Это велоэргометр. Он установлен в самодельной камере, которая, подобно холодильнику, удерживает определенную температуру. Но скоро у нас будет более современное оборудование, — комментирует Александр Мейгал.

– Сейчас одно из самых перспективных направлений будущего — персонифицированная медицина. Человеку будут давать личные советы, не по учебнику, как изменить питание, образ жизни. В общем, как себя вести правильно. И в этом будут помогать IT-системы в виде умного пространства. Как раз сейчас мы на подступах к этому — причем именно в этой лаборатории тоже.

Холодная и теплая рука на экране тепловизора. Фото: Дмитрий Лощинин

– Ясно, здесь есть все для того, чтобы изучать здоровье человека, — улыбаюсь. — Расскажите о невесомости, хоть немного приоткройте завесу тайны, — прошу я.

– Я не могу об этом говорить, — говорит Александр, но сделав паузу все же продолжает. — Могу лишь отметить, что запускать в космос мы, разумеется, никого не планируем. Закон тяготения мы не отменяем, а преодолеваем. Я лишь в самое ближайшее время хочу приобрести готовую систему искусственной невесомости, которая создает аналогичные условия на Земле, разработанную и применяемую в Институте медико-биологических проблем РАН и в медицинских учреждениях. Главная цель — увидеть, «уходят ли» симптомы болезни Паркинсона в невесомости, поскольку невесомость снижает мышечный тонус, а при болезни Паркинсона именно повышенный мышечный тонус часто является ведущим моторным симптомом. На мысль о создании невесомости для лечения паркинсонизма и на некоторые идеи теоретического характера, например к гипотезе о параллельных адаптациях к факторам среды в течение жизни человека натолкнул меня проект «Марс 500».

– В чем все-таки изюминка вашего подхода?

– Изюминка в изучении нелинейного поведения сложных систем с помощью энтропии, фрактального анализа, теории хаоса, сочетания физики, математики и медицины. Здесь важен междисциплинарный подход. Как правило, нечто новое рождается на стыке нескольких наук. Все слышали о компьютерной томографии — вот вам пример. Есть целые новые направления — клиническая физика, IT-приложения в медицине, мобильная медицина, теория биосигнала.

– Существуют ли подсчеты, какую пользу принесут ваши ноу-хау?

– Сложно сказать, но можно отметить, что при традиционном клиническом подходе врачам удается верно распознать лишь 70% случаев болезни Паркинсона. С помощью нашего метода можно видеть до 87%. Эффективность — почти на 20 процентов больше. В будущем, я надеюсь, мы сможем выявлять эту болезнь на самых ранних стадиях, еще до самой болезни. Выгода здесь не только социальная, но и экономическая. Чем раньше диагностируется болезнь, тем меньше доза лекарства, тем меньше осложнений, тем меньше общих затрат на лечение. В настоящее время обсуждается переход от лечения болезни к управлению ею. Сейчас во всем мире примерно один человек из ста старше 60 лет страдает паркинсонизмом. У многих он на доклинической стадии.

– Как известно, чем раньше выявишь заболевание, тем легче его лечить. А как в Карелии с этой болезнью?

– Паркинсонизм тяготеет к северным регионам.

– Значит для нас это все весьма актуально.

– Верно.

Искусственную «невесомость» на Земле можно создать разными способами. Ее имитируют с помощью строительства специальных башен, внутри которых свободно падают контейнеры с исследовательской аппаратурой. Другая технология создания ситуации свободного падения — самолеты, которые движутся по «горкам Кеплера» — это особые траектории. Для аналогичных целей поднимают в разряженные слои атмосферы и ракеты-зонды.

Принципиально другой способ придания телу «невесомости» в земных условиях — погружение в жидкость, плотность которой равна плотности тела. В результате иммерсии происходит уравновешивание архимедовой силой. По этой методике происходят тренировки в Центре подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина. Но здесь есть существенный недостаток — водная среда создает сопротивление.

Еще одной моделью состояния невесомости является определенное положение человека на поверхности. Если верхнюю часть тела расположить ниже горизонтальной линии под углом 30 градусов на 15 минут, то можно сказать, что человек проходит тест на невесомость. Существуют и иные способы.

«Система рассчитана на то, чтобы не шевелить верх…» Далее в рубрике «Система рассчитана на то, чтобы не шевелить верх…»Лахденпохский «олигарх» Виктор Позерн о своей жизни, политике и бизнесе Читайте в рубрике «Общество» Двойной удар по ЕГЭПочему готовиться к экзаменам стало проще? Отвечают создатели успешного российского стартапа TwoStu Двойной удар по ЕГЭ

Комментарии

Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Анализ событий России и мира
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях и читайте статьи экспертов
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»