1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Большая советская энциклопедия определяет электронику как «науку о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется для преобразования электромагнитной энергии, в основном для передачи, обработки и хранения информации».

Общеизвестно, что критерием современного научно-технического прогресса практически в любой области человеческой деятельности является степень внедрения электроники. Она позволяет резко повысить производительность и качество физического и умственного труда, улучшить экономические показатели производства, решать задачи, реализация которых невозможна другими средствами. Этим, в частности, объясняется и столь стремительное ее развитие, властное вторжение в науку и технику. Насколько быструю «карьеру» в современном обществе сделала электроника, можно проследить, если сопоставить период ее внедрения с развитием других научно-технических открытий и изобретений. Судите сами. Чтобы освоить бумагу, со времени ее создания человеку понадобилось 1000 лет, для внедрения фотографии — 120, паровой машины — 80, телефона — 50, самолета — 20, радиолокации — 15 лет. Что- же касается транзисторов, то они стали освоенными за три года после их открытая, а лазерный луч завоевал право гражданства и вовсе за два месяца.

Истины ради следует сказать, что темпы проникновения электроники в медицину и биологию, в сравнении с быстротой ее внедрения в другие области науки и техники, скромнее. Тому есть веские причины. Обусловлены они, очевидно, тем, что сам объект исследования и воздействия — живой организм — чрезвычайно сложен и изменчив.

Между тем история науки показывает, что достижения физики и техники в разработке исследовательских методов и аппаратуры преобразуют все области теоретического и экспериментального естествознания и приводят также к радикальным переломам в развитии биологии и медицины.

Электрон...   Электроника...   Техника...   На   первый взгляд эти термины весьма далеки от медицины и биологии. Но только — на первый... Вспомним, что говорил И. П. Павлов о человеческом организме: «...Человек, конечно, система (грубо говоря — машина)... подчиняющаяся неизбежным и единым для всей природы законам, но система в горизонте нашего современного научного видения, высочайшая по своему регулированию», в ней «...все... составляющее тонко и точно связано; уравновешено между собой и с окружающими условиями».

Добавим: и как во всякой системе, в организме постоянно совершаются процессы, то нарушающие, то восстанавливающие это равновесие, его изначальную гормонию. Причем равновесие поддерживается саморегулирующими механизмами, резервные возможности которых до конца не только не ясны сегодня, но еще долго и упорно будут постигаться целыми поколениями ученых, в том числе медиков. По той простой причине, что медицина — это та отрасль научной и практической деятельности, основной задачей которой является познание процессов, происходящих в организме человека (или животных) с целью сохранения и укрепления его здоровья, а также разработки методов распознания, предупреждения и лечения болезней, каковые являются следствием ослабления или же нарушения упомянутых саморегуляторных механизмов. И вот здесь-то на помощь медикам приходит электроника, открывающая огромные возможности для изучения деятельности всех «узлов и деталей»

машины, именуемой человеком, «подчиняющейся неизбежным и единым для всей природы законам».

Каждый, кто хоть раз соприкоснулся с медицинским учреждением, будь то мощный лечебный центр или заводской здравпункт, заметил, вероятно, что врачи пользуются разного рода аппаратами и приборами. Их — многие десятки. Они помогают не только распознавать, но и лечить болезни. Дело в том, что современная медицинская техника — это не только аппаратура для регистрации информации о состоянии того или иного органа человека или организма в целом, процессов, происходящих в них (электрокардиографы, электромиографы, электроэнцефалографы и т. д.), но средство действенного терапевтического воздействия на человека (электростимуляторы, аппараты «искусственная почка», «искусственное легкое», физиотерапевтическая аппаратура, различные автоматические комплексы, рентгеноустановки и т. д.). И подавляющее большинство из них — электрические, а точнее — электронные, ибо электроника стала сегодня не только «правой рукой» медицины и биологии, но и той силой, которая движет науку о человеке, оплодотворяя ее новыми, еще совсем недавно неведомыми возможностями.

Электроника, войдя в теснейший контакт с медициной, открыла широкие перспективы использования новых физических методов, динамично двинув вперед теоретическую мысль и практические возможности. Больше того, произошел качественный скачок, явивший на стыке двух различных наук новое научное направление — медицинскую электронику.

Как научное направление медицинская электроника официально оформилась в 50-х годах, после того как в 1959 г. была организована Международная федерация медицинской электроники. И все же праотцом медицинской электроники следует считать Луджи Гальвани с открытым им «животным электричеством». Именно его эксперименты легли в основу множества дальнейших исследований, шаг за шагом углублявших и расширявших наши представления об электрических процессах в живом организме. И вот, в 1897 г., немецкий врач Эйнтховен зарегистрировал электрические токи действия сердца у человека. Появилась та самая электрокардиограмма, которая вот уже почти столетие является одним из основных и надежных методов диагностики заболевании сердца и сосудов, без которой просто немыслима кардиология.

Значит, измерение, регистрация и анализ разности потенциалов сердечной мышцы... Позвольте, возразит осведомленный читатель, только ли сердечной?! А изучение электрических потенциалов других мышечных тканей? А электрические сигналы мозга? И будет прав! Действительно, электроника буквально вторглась в медицину и биологию, безгранично расширив возможности исследования сложнейших физиологических процессов в живом организме, в любом, его уголке, на любом уровне вплоть до клеточного.

Более пяти десятилетий проводятся, например, исследования электрической активности мозга. С того самого времени, как в 1925 г. русский ученый Правдич-Неминский (а спустя четыре года его немецкий коллега Бергер) открыл колебание потенциалов, составляющих так называемую «электрическую активность мозга» (первый — в опытах на животных, второй — у человека). Исследования электросигналов мозга приобретают все большее значение для изучения механизма деятельности этой самой сложной, самой уникальной органической структуры.

Рождение нового самостоятельного научного направления в наш век явление привычное. Изучение одного и того же объекта двумя, а то и целым комплексом наук встречается все чаще. В результате интеграции отдельных наук появились, например, биохимия, биомеханика и ряд других совершенно самостоятельных областей научного познания мира. Первопричина такого межнаучного взаимодействия — закономерная и все более возрастающая необходимость комплексного изучения явлений природы, единой по своей сути.

Современная медицинская электроника — понятие широкое, оно не ограничивается прикладным применением электронной аппаратуры для медицинских целей. Сегодня ее с полным основанием можно выделить в самостоятельную область науки и техники, основная задача которой — изучение процессов, происходящих в организме человека, с целью разработки способов распознавания, предупреждения и лечения болезней методами и средствами электроники.

В настоящее время можно выделить следующие основные направления исследований: во-первых, отбор информации о физиологических процессах в организме с использованием различных физических полей; во-вторых, переработка и автоматический анализ физиологической информации; в-третьих, формирование и использование различных физических полей для воздействия на организм; в-четвертых, моделирование процессов, происходящих в организме; в-пятых, автоматическое управление процессами жизнедеятельности и автоматического регулирования окружающей среды.

Перечисленный круг вопросов чрезвычайно широк, для исследований в указанной области используются экспериментальная физиология, математика древней Греции, механика восемнадцатого столетия, электричество и магнетизм девятнадцатого столетия, теория относительности и квантовая механика двадцатого столетия.

Электроника — наука о процессах в приборах, основанных на движении электронов в разных средах. А движение электронов означает наличие различных физических полей — электрических, магнитных и др. Вспомним еще раз Л. Гальвани: его «животное электричество» не что иное, как электрическое поле. Причем это поле, как мы теперь знаем, прерогатива не одних только мышц, но и других органов, что вполне соответствует основам физического состояния вещества: электрическими явлениями пронизаны практически все сферы нашего существования. Вполне естественно, что человеческий организм, «подчиняющийся неизбежным и единым для всей природы законам», также насыщен электричеством, больше того — он является своеобразным электрогенератором. Но и это не все. Разные органы нашего тела создают другие физические поля — тепловое, акустическое, магнитное, каждое из которых, как и электрическое, по-своему информирует о состоянии организма, о протекающих в нем процессах — нормальных или патологических.

Информативность физических полей живого организма — бесценное подспорье врачу в распознавании различных патологий. Но вот беда — человек с помощью своих «естественных приборов» бессилен обнаружить и зарегистрировать их. В то же время вооруженный электроникой, он может успешно преодолеть не только трудности физиологических экспериментов, но и осуществить переработку и автоматический анализ полученных данных по заданной программе.

Мы восхищаемся смелостью и логичностью мысли основоположников физиологии, их изумительным экспериментаторским искусством и изобретательским талантом в поисках новых исследовательских приемов и в создании приборов для изучения живого организма. Ими были разработаны основные принципы и приемы физиологического эксперимента (наблюдения в специально созданных экспериментатором условиях, позволяющих вычленять, выявлять и детально анализировать исследуемое явление или процесс). Выдающиеся физиологи понимали, что успехи физиологии как экспериментальной науки неразрывно связаны с достижениями физики и техники. Недаром, выступая еще в 1909 г. на общем собрании XII съезда естествоиспытателей и врачей в Москве, выдающийся физиолог И. П. Павлов отмечал: «Исследователь, осмелившийся на регистрацию всего воздействия окружающей среды на животный организм, нуждается в совершенно исключительных средствах исследования... Здесь, поистине, должно произойти состязание между современной техникой физического инструментария и совершенством животных анализаторов. Вместе это будет теснейший союз физиологии и физики, от которого, надо полагать, не мало выиграет и физика».

И как тут не вспомнить оценку, данную академиком П. Л. Капицей работам И. П. Павлова: «Нам, физикам, трудно оценивать всю глубину и тонкость его (Павлова. — Авт.) работ, но в них есть одна сторона, которая роднит наши отрасли знания. В нашей науке мы культивируем количественные и точные методы измерений, рассматривая их, как одно из важнейших средств проникновения в сущность изучаемых явлений. Многие области физиологии не знают еще методов точного измерения, и, казалось бы, что область изучения высшей нервной деятельности представляет собой наиболее сложное и трудное поле для их внедрения. Между тем именно Павловым были найдены объективные и количественные методы измерения и оценки психических явлений, и это одно из его громадных научных завоеваний».

Отмечая исторические заслуги великих физиологов прошлого, отдавая им дань восхищения, вместе с тем приходится признавать, что аппаратура и техника «физического инструментария» для исследования организма и воздействия на него, которые были разработаны в прошлом, не соответствуют требованиям сегодняшнего дня. Принципиальные сдвиги здесь возможны только на основе последних достижений медицинской электроники, которой подвластно решение таких вопросов, как моделирование физиологических процессов и создание электронных искусственных органов.


Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Copyright ©, МЕДИЦИНА Научно-популярный журнал, 2012-1018. Все права защищены.