Магнітні бурі бУвають і на серці

Чи можна почути звуки скрипки на тлі реву реактивного літака, та ще й оцінити всі нюанси гри? Скажете, неможливо? Тим часом, по суті, саме це неймовірно складне завдання вдалося вирішити українським ученим з Інституту кібернетики ім. В.Глушкова НАНУ й Інституту кардіології ім. М.Стражеска АМНУ. Щоправда, почути вони намагалися не тонкий музичний інструмент, і, тим більше, не на аеродромі — а магнітне поле серця у величезному магнітному шумі великого міста.

Для цього довелося створити спеціальну лабораторію — унікальну магнітокардіографічну систему. Вона може чутливо уловлювати найменші зміни в роботі серця, причому на тій стадії, коли їх ще не може уловити жоден інший прилад. Сам процес діагностики, на перший погляд, простий: пацієнт лежить на медичній кушетці, над якою нависає сканер, зовні схожий на непрозору колбу, і зчитує інформацію про магнітне поле серця. На всю процедуру знадобиться хвилин 15—20, і ще приблизно стільки ж — на аналіз даних системою.

— Головна особливість нашого методу, — розповідає провідний науковий співробітник Інституту кібернетики і керівник лабораторії магнітокардіографії Володимир СОСНИЦЬКИЙ, — абсолютна безпека для пацієнта, на відміну від багатьох інших способів діагностики, таких як рентгенографія, томографія тощо, які можуть, хоч і незначною мірою, впливати на організм людини. Причому апарат не лише жодним чином не впливає на хворого, а й не торкається його! Зараз у кардіології використовують різні методи діагностики, але жоден із них не дає інформації саме про електрофізіологію. Дотепер усі дані про те, як реагує серце на ліки, наскільки ефективне лікування, з чим пов’язані такі відхилення в електрофізіології, як ішемія, аритмія тощо, — здобували тільки інвазивним методом. Тобто всередину серця вводився зонд, і за імпульсами фахівці намагалися отримати інформацію про ритмогенну ділянку, дію ліків. Можете уявити, з яким ризиком для пацієнта це було пов’язано?

Нова технологія дозволяє одержувати всі дані, не торкаючись пацієнта. Просканувавши сигнали магнітного поля, система їх посилює, фільтрує і передає в комп’ютер, який уже аналізує їх із допомогою різних математичних моделей. Потім вирішується зворотне завдання: за магнітним полем знаходять ті точки, ті струми серця, котрі це поле створюють. На екрані комп’ютера в той час відбивається розподіл потужностей цих струмів — так званих струмів іонів. За цією картинкою лікар відразу визначить— нормальний розподіл чи ні, і якщо не нормальний, то в якій саме ділянці серця.

Дуже важливо отримувати інформацію на ранній стадії захворювання, коли з’являються ще не патологічні, а лише оборотні функціональні зміни, і можна запобігти катастрофі із серцем у майбутньому. Наприклад, синдром раптової смерті, який часто уражає людей, що працюють в екстремальних умовах. Із цією метою на Заході вже почали призначати біомагнітні дослідження як обов’язкові під час обстеження спортсменів, обговорюють їх необхідність, коли йдеться про допуск до роботи людей соціально небезпечних професій: льотчиків, операторів потужних енергетичних об’єктів (наприклад АЕС) тощо.

В Україні магнітокардіографія перебуває в зародковому стані. Поки що ученим вдалося обстежити лише полярників, які вирушали в Антарктиду: вони проходили стандартне обстеження плюс магнітокардіографію. Метод настільки сподобався, що його внесли до методичних рекомендацій із відбору претендентів для роботи в полярних умовах. Проте далі полярників і пацієнтів Інституту кардіології ім.Стражеска справа не рушила.

Та й налагодити систему в самому інституті було дуже непросто. Хоч як дивно, у цьому дуже допоміг бізнес (це чи не єдиний у країні приклад такого союзу), а саме — компанія «Містобуд», яка не лише виділила кошти на створення системи, а й протягом року повністю фінансувала обстеження усіх хворих інституту, які потребували цього.

Тим часом серце — далеко не єдиний орган, який можна досліджувати за станом його магнітного поля. Зокрема одна з найсерйозніших робіт, виконана спільно з Інститутом медицини праці, пов’язана з метаболізмом заліза. Метод дозволяє визначати накопичення заліза в печінці, селезінці, крові. Альтернативний спосіб тільки один — біопсія, під час якої беруть частинку тканини безпосередньо з органу.

— З його допомогою можна легко розпізнати й запобігти можливим несподіваним катастрофам ще на етапі добору у професію, — розповідає провідний науковий співробітник Інституту медицини праці АМН України Інна ЛУБ’ЯНОВА. — Припустімо, людина хоче стати льотчиком або вибрати будь-яку іншу професію, пов’язану з ризиком і відповідальністю за життя інших людей. На ранній стадії розвитку захворювання електрокардіограма або ехокардіограма може ще не показати початку змін, а завдяки цьому методові вдасться виявити, що людина потребує подальшого обстеження і лікування й серйозно ризикує, вибравши для себе цю професію.

Крім того, біомагнітні дослідження значно полегшують діагностику ряду фахових захворювань. Багато професій, зокрема зварювальника, пов’язані з вдиханням різних аерозолів, які містять залізо, що відкладається у легенях, потрапляє в серцевий м’яз, а потім і в інші органи та системи. Надлишкове залізо призводить до серйозних змін, розвиваються такі широко відомі хвороби, як цукровий діабет, виникає схильність до розвитку ішемічної хвороби серця, хвороби Паркінсона, патології центральної нервової системи, порушення дітородної функції. Досліджувати його накопичення традиційними методами діагностики неймовірно складно.

Із надлишковим вмістом заліза пов’язана і ще одна проблема: гепатоцелюлярний рак, який розвивається після того, як людина перенесла гепатит С, причому саме через те, що в печінці відкладається надто багато заліза. Якщо ж постійно контролювати процес метаболізму заліза, вчасно зупинити його надлишкове накопичення, то можна запобігти розвиткові раку. Сьогодні всі хворі на гепатит С неймовірно ризикують: під час біопсії не завжди можна розрахувати ту ділянку, де саме згромадилося залізо (а воно накопичується нерівномірно), і отримати помилковий результат. Та й скільки разів можна її робити?

— Технологію з успіхом можна застосовувати і для аналізу роботи мозку, — продовжує Володимир Сосницький. — Такі дослідження певний час проводилися, але через відсутність фінансування дуже швидко припинилися.

— Досліджувати мозок коштує дорожче?

— Річ у тому, що сигнали мозку приблизно в 100 разів слабші від сигналів серця, оскільки ж вони слабші, то апаратура повинна перебувати в екранованому приміщенні. Якщо із серцем ми можемо працювати у звичайному кабінеті (за кордоном досі і дослідження серця проводять лише у таких спеціальних кімнатах. — Т.Г.), то у сто разів слабший сигнал так не почути, тим більше — достовірно проаналізувати. Адже нас постійно оточує магнітний шум: різні електричні сигнали, варіації магнітного поля землі, вібрації будь-якого сталевого предмета. Тому системи для магнітоенцефалографії набагато дорожчі і поки що нам не по кишені. Якщо взяти весь обсяг коштів, які вкладаються у цей напрям — у біомагнетизм, — то, напевно, відсотків 70 спрямовані на дослідження мозку.

— За рахунок чого виникає така різниця в ціні?

— Переважно за рахунок вартості екранованого помешкання — воно коштує приблизно мільйон доларів. Близько п’ятисот тисяч доларів коштує сам прилад. На нашу систему треба буде витратити набагато менше — десь 200 тисяч доларів, при цьому для магнітокардіографії екранована кімната не знадобиться, оскільки апарат може працювати у звичайному медичному кабінеті. Ми готові організувати виробництво на вітчизняних підприємствах, наприклад, на заводі «Буревісник» (є й інші), невеликі замовлення може виконувати і наша фірма «Українська медична група», заснована спеціально для трансформації наукових розробок у широку клінічну практику.

— Як швидко можна зробити таку установку?

— Буквально за три-чотири місяці. До речі, на Заході апарати такого класу робляться лише під замовлення: потрібно знати, для яких досліджень він знадобиться, і робити стандартні немає жодної необхідності. Можна досліджувати серце, мозок, накопичення заліза і навіть стан плоду вагітної жінки, роблячи магнітокардіограму маляти, аналізувати її і в разі виникнення стресу (а він зазвичай виникає через відсутність кисню, що з магнітокардіограми відразу видно) швидко відреагувати. Такі дослідження вже проводяться в Голландії, Франції, Швейцарії, Німеччині. Ми теж проводили ці дослідження з допомогою нашої апаратури в Німеччині. Знімали і магнітоенцефалограми плоду — сигнали мозкової діяльності ще не народженої дитини. Все це можна робити і в нас — проблем фундаментальних або технологічних немає. Питання лише у фінансуванні.

Найцікавіше, що біомагнітними дослідженнями, які на міжнародному конгресі «Біомаг-2006» у Ванкувері назвали технологією третього тисячоліття, можливості котрої ще до кінця не вивчені й не використовуються, першими почали займатися саме українські вчені.

— Ще з 60-х років минулого століття, — каже старший науковий співробітник Інституту кібернетики, керівник групи розробників електроніки МКГ-лабораторії Павло СУТКОВОЙ, — у нас в інституті велися розробки екзотичної на ті часи нової елементної бази обчислювальної техніки з використанням ефектів надпровідності. Ці елементи обіцяли небувалу швидкість опрацювання даних і незначне енергоспоживання. Щоправда, були і проблеми: таку обчислювальну машину потрібно було охолоджувати рідким гелієм до температури мінус 269 градусів Цельсія, та й технологію виготовлення чіпів, те, що тепер називається нанотехнологією, у ті далекі роки було важко реалізувати.

Однак, як часто буває в науці, прорив на конкуруючих напрямах ідею створення кріоелектронної суперЕОМ відсунув на другий план. Втім, великі наукові напрацювання колективу вчених під керівництвом професора Ігоря Войтовича не пропали марно. Адже надпровідникові квантові інтерференційні прилади (скорочено НКВІД) могли з успіхом використовуватися як надчутливі датчики магнітного поля. Проявивши чимало винахідливості (у буквальному значенні слова: підтвердження того — безліч авторських свідоцтв на винахід), нам удалося створити оригінальні магнітометричні пристрої, здатні реагувати на надслабкі магнітні поля. Один із розроблених нами магнітометрів навіть демонструвався на Лейпцизькому ярмарку і був визнаний гідним Золотої медалі.

Правда, тоді використання надчутливої апаратури для виявлення різних аномалій магнітних полів здебільшого спрямовувалося на вирішення військових завдань (наприклад, виявлення підводних човнів). Після розпаду СРСР біомагнетизм почав розвиватися у бік дослідження магнітних полів біологічних об’єктів. Як виявилося, ці надслабкі магнітні сигнали можуть бути породжені як самими процесами життєдіяльності органів і тканин людини (серце, мозок), так і накопиченням у них магнітних речовин (печінка, легені).

На початку 90-х років минулого століття з’явилася спільна лабораторія Інституту кібернетики ім. В.Глушкова та Інституту кардіології ім. М.Стражеска. Зрозуміло, у нас не було таких фінансових можливостей, як у західних учених, які розробляли магнітокардіографи з магнітоекрануючими камерами, що можуть усувати або значно послаблювати зовнішні магнітні перешкоди. Тому ми пішли іншим шляхом: удосконалили магнітометр, стійкий до перешкод, програмне забезпечення і створили першу в Східній Європі лабораторію магнітокардіографії безпосередньо у клініці Інституту кардіології.

Слід сказати, що роботи українських учених високо оцінили західні колеги. Так, професор А.Брагінський, відомий у світі експерт у галузі надпровідності та її використання для вивчення біомагнетизму, колишній директор Інституту надпровідності в м. Юліху (Німеччина), професор Х’юстонського університету, зазначав, що роботи київської групи, особливо присвячені діагностиці ішемії, викликали особливий інтерес на Заході наприкінці 90-х років і дали певний поштовх дослідженням можливостей магнітокардіографії у неекранованому приміщенні.

На жаль, на українських чиновників від медицини диво-апаратура поки що не справила враження. Ні участь у міжнародних виставках і дослідженнях, ні поява на українських медичних виставках, ні численні переговори з представниками вітчизняного МОЗ так і не посприяли внесенню біомагнітних досліджень у протоколи діагностики, а отже, закупівлям систем для потреб охорони здоров’я.

Нинішнього року роботу «Інформаційна технологія і технічні методи безконтактної діагностики в медицині, біології і техніці» (автори — І.Войтович, Ю.Миронов, І.Недайвода, М.Прімін, В.Сосницький, А.Пархоменко, В.Козловський, І.Луб’янова, Л.Стаднюк) висунули на здобуття Державної премії України. Вчені сподіваються, що якщо премію вони все-таки отримають, то це стане не лише визнанням роботи державою, а й початком її впровадження у широку клінічну практику. А отже, врятує життя сотням тисяч людей, які, можливо, навіть не підозрюють, що ходять під дамокловим мечем і без своєчасного лікування просто приречені.