К вопросу о новых физических принципах действия при физиотерапевтических процедурах для стимуляции ускоренного репаративного остеогенеза

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Министерство здравоохранения Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Самарский государственный медицинский университет

Российская академия медико-технических наук

Институт экспериментальной медицины и биотехнологий

Кафедра травматологии, ортопедии и экстремальной хирургии имени академика РАН А.Ф. Краснова

Кафедра медицинской реабилитации, спортивной медицины, физиотерапии и курортологии

К вопросу о новых физических принципах действия при физиотерапевтических процедурах для стимуляции ускоренного репаративного остеогенеза

Ардатов С.В., к.м.н., доцент

Ардатова А.С., к.м.н., доцент

Гаврилов В.Ю., член-корр.

Аннотация

В работе рассмотрен вопрос реализации способов основанных на новых физических принципах действия при терапевтических воздействиях применительно к стимулирующим процедурам с целью ускорения репаративных процессов. Рассмотрен способ реализации стимуляции при помощи модулированного электромагнитного или механического воздействия на примере репаративного остеогенеза. Главную роль в процессе стимуляции имеет информационная составляющая модулирующего воздействия, которая снимается на макро- или микроскопическом уровне с объекта воздействия при протекании в нем естественных или искусственно вызванных репаративных процессов.

Особенностью реализации описанного в статье способа является регистрация информационной составляющей для терапевтического воздействия с небольшого объема предварительно изъятой ткани из объекта воздействия и помещенной в среду, гарантированно стимулирующую репаративные процессы.

Техническая особенность реализации данного терапевтического воздействия заключается в создании комбинированного электромагнитного поля вокруг объекта воздействия для создания условий способствующих наиболее благоприятной передаче информационной составляющей полезного сигнала к объекту воздействия. Наибольшая эффективность данного способа терапевтического воздействия достигается в случаях, когда естественная репарация осложнена некоторыми факторами, например, возрастными проблемами объекта воздействия или сопутствующими заболеваниями, мешающими естественному течению процесса репарации.

Предварительные экспериментальные исследования на животных (мышах) с перевиваемыми опухолями показали, что облучение при помощи генератора сверхкороткоимпульсного (порядка 1 нс) сверхширокополосного (ширина полосы порядка нескольких гигагерц) ЭМИ СВЧ-диапазона (рис. 3) приводит к заметному торможению роста опухолей и увеличению продолжительности жизни животных даже при отсутствии других терапевтических воздействий (химиотерапия и т.д.).

Некоторые предварительные экспериментальные исследования на животных (мышах) с перевиваемыми опухолями показали, что облучение при помощи генератора сверхкороткоимпульсного (порядка 1 нс) сверхширокополосного (ширина полосы порядка нескольких гигагерц) ЭМИ СВЧ-диапазона (рис. 3) приводит к заметному торможению роста опухолей и увеличению продолжительности жизни животных даже при отсутствии других терапевтических воздействий (химиотерапия и т.д.).

Ключевые слова: Multielectrode Arraуs, аттрактор системы, или MEA система, мультиэлектродная система, остеогенез, стимуляция

Введение

Репаративный остеогенез - сложный, четырехступенчатый процесс, зависящий от множества внешних факторов [1,2]. На практике часто встречаются случаи течения процесса репарации, осложненного целым рядом факторов: воздействие высокоэнергетического травмирующего агента, замедленная регенерация сосудов связанная с возрастными изменениями и т.д. [1-3]. Поэтому очень часты случаи замедления процесса репарации. Например, авторы в работе [3] ссылаясь на работу [4] приводят данные о том, что при хирургическом вмешательстве процесс репарации может затянуться до года и более. В подобных случаях требуются новые подходы к лечению [5,15].

В настоящее время значительный интерес представляет создание технологий широкого назначения, базирующихся на использовании различных физических принципов в направлении по изменению динамики и свойств физических, биофизических и физиологических процессов, возникающих в материальных средах и биологических объектах [5-14,16-18].

В предлагаемой работе рассматривается комбинированный метод воздействия актуальной информации в виде акустических и/или электромагнитных сигналов на сложную неравновесную систему, основанный на новых физических принципах действия и позволяющий, за счет взаимодействия физических полей с материальной средой, моделировать в системе изменения биологических и физических свойств, вероятность которых в обычном состоянии статистически мала.

Предлагаемая технология воздействия может быть использована для решения разнообразных физико-технических, геофизических, экологических, санационных, санитарно-гигиенических, психофизических и иных медико-биологических проблем.

Представленная работа базируется на более ранних авторских экспериментальных исследованиях, описанных в [6,16,18] и др. В [6] описан способ моделирования блокады сердца путем электромагнитного воздействия модулированным излучением на перикардиальную область. В [18] предлагается способ повышения вероятности моделируемой динамики физических процессов при взаимодействии физических полей и материальных сред. В [16] эндоваскулярный метод лазерного облучения крови - в частности в [18] некоторые гносеологические, методологические и методические аспекты механизмов по клиническим апробациям в результате применения разнообразных методов взаимодействия физических полей и материальных сред. Недостатками предложенной в [6] методики воздействия физических полей на материальные среды является их узкая направленность и невозможность адаптации к другим материальным объектам.

В настоящей работе рассмотрена технология, основанная на комбинированном воздействии трансформированных СВЧ, КВЧ, акустических и/или оптических стимулов, преобразованных из митогенетического сигнала, на неравновесную систему с целью повышения вероятности протекания в ней определенных (заранее известных) процессов. Некоторые аспекты предлагаемой технологии, базирующейся на фрактальных методах детерминированного хаоса, рассмотрены в [5,7-9,11-13]. В частности, в [8] рассмотрено построение математических моделей неравновесных дискретно-нелинейных систем путем восстановления многомерного хаотического аттрактора на базе анализа одномерной временной реализации - сигнала оригинальной системы.

Общая схема терапевтического воздействия:

Обобщенная схема терапевтического воздействия, основанного на новых физических принципах действия представлена на рис. 1. Здесь процедура репарации для объекта воздействия 1 (пациента) начинается с того, что из кости 2 производится забор образца ткани 3, для которой будет производится репарация. Далее, достаточное количество данного образца 4 помещается в активную питательную среду 5, где после добавления туда катализатора 6 будет форсирована требуемая стадия репаративного остеогенеза. В течение движения динамики процесса вплоть до достижении требуемой стадии процесса, производится регистрация сигнала с помощью мультиэлектродной системы (Multielectrode Arraуs, или MEA) [19, 20, 21] где система в течение длительного времени, через усиливающую аппаратуру 7 с последующей оцифровкой и обработкой на цифровой аппаратуре 8. Далее, полученный сигнал передается на модулятор 9, который в свою очередь через излучатель, облучая объект сверхкороткоимпульсным (порядка 1 нс) сверхширокополосным (ширина полосы порядка нескольких гигагерц) ЭМИ СВЧ-диапазона 10: будет генерировать стимулирующее воздействие 11 [22].

Особенностью нового физического принципа действия, в данном случае будет являться наличие благоприятных форсированных условий, моделирующих естественный геомагнитный фон планеты для воздействия в виде электромагнитного поля 12, создаваемого в месте воздействия. Для создания поля волн Луи де Бройля, как источника бозонов являющихся переносчиком полезной информации, требуется излучатель мягкого рентгеновского излучения 13 [22], создающий среду для переноса волн Луи Де Бройля (как источника волн вероятностей, запутанных бозонных состояний и нелокальных корреляций) в области воздействия 14 и модулируемого устройством 15. Для эффективного воздействия на объект 1 вокруг него с помощью излучателя 16 также создается постоянное электромагнитное поле 17, также для создания корректных и конгруэнтных форсированных условий моделирующих естественный геомагнитный фон планеты. физический терапевтический репаративный остеогенез

Универсальность данной схемы воздействия обеспечивается тем, что для информационной передачи стимулирующего репарацию воздействия можно использовать весь существующий спектр воздействий (от широкополосного СВЧ и КВЧ электромагнитного излучения до механических воздействий в акустическом диапазоне, которые используются в существующей медицинской практике [1-3]).

Рис. 1. Общая схема стимуляции на основе новых физических принципов действия на примере репаративного остеогенеза

Вариант реализации терапевтического воздействия

Принцип организации терапевтического воздействия, в варианте, представленном на рис. 2 реализуется следующим образом. Объект воздействия 1 (в данном случае пациент) для воздействия на репаративный остеогенез, помещается внутрь магнитно-резонансного томографа (МРТ) 2. Томограф нужен для создания благоприятной электромагнитной среды, моделирующей естественный геомагнитный фон планеты в форсированном режиме при терапевтическом воздействии в виде воссозданного постоянного электромагнитного поля 3 вокруг объекта воздействия 1. Внутри постоянного электромагнитного поля необходимо создать благоприятную среду для передачи объекту воздействия 1 информационной составляющей. Роль подобной среды играет мягкое рентгеновское излучение 4, являющееся переносчиком волн Луи де Бройля, как источника бозонов, которые, в свою очередь, являются компонентой естественного варианта течения маловероятных событий в форсированном режиме, который предполагает статистический квантовый скачок событий малой вероятности к событиям статистически более достоверным [14,18]. Рентгеновский излучатель 5 управляется модулятором 6, работающим как в непрерывном, так и в импульсном режимах. Само же стимулирующее воздействие 7 осуществляется посредством электромагнитного поля, излучаемого широкополосным излучателем 8, работа которого управляется модулятором 9. Модулятор вкладывает в излучение информационную составляющую, полученную по описанной ранее схеме.

Рис. 2. Вариант реализации терапевтического воздействия, основанного на новых физических принципах действия

Рис. 3 Генератор сверхкороткоимпульсного (порядка 1 нс) сверхширокополосного (ширина полосы порядка нескольких гигагерц) ЭМИ СВЧ-диапазона - по патенту [22]

Заключение

Таким образом, в нашей работе представлен универсальный метод стимулирующего воздействия на репаративный остеогенез, который может быть экстраполирован и на иные медико-биологические проблемы существующих научных парадигм.

Использование новых физических принципов действия), в том числе и по патенту [22], являясь дополнением к существующим стимулирующим процедурам позволит не только теоретически обосновать положительный эффект от стимулирующих процедур, но и обоснованно увеличить вероятность благоприятного или иного результата воздействия. Данный результат в некотором отдаленном будущем возможно проявит себя в системных технологиях дифференцированной регенерации конечностей высших биологических объектов, подобно регенерации конечностей некоторых пресмыкающихся. Пока остается открытым вопрос о многозадачной верификации феномена дальнодействия, основанного на нелокальных взаимодействиях в мезо- и макромире. Обсуждение данного вопроса выходит за рамки данной статьи, но будет рассмотрен в некотором будущем в рамках очередной публикации.

Библиографический список

1. Шилин В.А., Сафронов А.А., Кожанова Т.Г. Стимуляция репаративного остеогенеза в эксперименте на модели ложного сустава у крыс // Вестник Оренбургского государственного университета - 2015 - №3 (178). - С. 218-222.

2. Малиновский Е.Л., Надыров Э.А., Николаев В.И. Оптимизация репаративного остеогенеза при политравме // Новости хирургии - 2011 - №5 (19). - С. 17-22.

3. Переслыцких П.Ф., Переслыцких Д.А. Репаративный остеогенез в растущих бедренных костях хомячков после создания диафизарных отверстий и воздействия низкочастотной вибрации (предварительное исследование) // Бюллетень ВСНЦ РАМН - 2012, №4 (86) ч.2., 185-189.

4. Tay W.H., de Steiger R., Richardson M., Gruen R., Balogh Z.J. Health outcomes of delayed union and nonunion of femoral and tibial shaft fractures // Injury. - 2014.- №10. - V.45. - P. 1653-1658.

5. Травматология. Национальное руководство, краткое издание.// Под редакцией акад. РАН Г.П. Котельникова, акад. РАН С.П. Миронова; М.: “ГЭОТАР-Медиа”, 2016, 521 с.

6. Пат. 1808139 СССР, G 09 В 23/28. Способ моделирования блокады сердца [Текст] / В.Ю. Гаврилов, В.М. Громов, В.И. Ковальков [и др.]. -- №5046010/14; заявл. 08.06.92; опубл. 07.04.93. Бюл. №13 (76).

7. Takens F. Detecting Strange Attractors in Turbulence // Dynamical Systems and Turbulence. Lecture Notes in Mathematics. Berlin: Springer - Verlag, 1981. 898 p. P. 366-381.

8. Antipov O.I., Neganov V.A. Neural Network Prediction and Fractal Analysis of the Chaotic Processes in Discrete Nonlinear Systems // ISSN 1028-3358 Doklady Physics, 2011, Vol. 56, №1, P. 7-9.

9. Головко В.А. Нейросетевые методы обработки хаотических процессов // VII Всероссийская научно-техническая конференция «Нейроинформатика 2005»: Лекции по нейроинформатике. М.: МИФИ, 2005. С. 43-91.

10. Сверхслабое излучение и оптическое взаимодействие яйцеклеток и зародышей шпорцевой лягушки: диссертация… кандидата биологических наук: 03.00.30-03 / Володяев Илья Владимирович; [Место защиты: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова. Биол. фак.], 2007. - 80 с. 164.

11. Антипов О.И., Ардатов С.В., Гаврилов В.Ю. Способы нелокальной стимуляции процессов в биологических объектах, основанные на новых физических принципах действия // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т.17, №5(3), 2015 С.715-719.

12. Антипов О.И., Захаров А.В., Неганов В.А., Пятин В.Ф. Исследование частотных диапазонов для пейсмейкеров иррадиационных явлений при световых воздействиях на сетчатку глаза человека путем анализа результатов применения фрактальных мер к ЭЭГ-сигналам // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, - 2014. - Т. 17 - №3 - С. 90-95.

13. Антипов О.И., Захаров А.В., Пятин В.Ф. Сравнение возможностей фрактальных методов обработки ЭЭГ для обнаружения изменения в активности головного мозга человека при разной внешней освещенности // Инфокоммуникационные технологии. - 2014. - №2 (12). - С. 57-63.

14. Baretto Lemos G., Borish V., Cole G.D., Ramelow S., Lapkiewicz R., Zeilinger A. Quantum imaging with undetected photons [Текст] // Nature, 2014. - V.512. - P. 409-412.

15. Мирошниченко В.Ф., Ардатов С.В., Панкратов А.С. Особенности лечения повреждений опорно-двигательной системы у людей пожилого и старческого возраста: научно-практическое пособие для врачей. Самара: Волга-Бизнес-2009, 80 с.

16. Гаврилов В.Ю., Неганов В.А., Осипов О.В., Пряников И.В. Объективная реальность Торы. - М: Сайнс-Пресс, 2008. --104 с.

17. Захаров А.В., Власов Я.В., Повереннова И.Е., Хивинцева Е.В., Антипов О.И. Особенности постуральных нарушений у больных рассеянным склерозом // Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2014. Т. 114. №2-2. С. 55-58.

18. Гаврилов В.Ю., Клюев Д.С., Неганов В.А., Осипов О.В., Пряников И.В. Зеркальная реальность (nanometa). - Самара: ИУНЛ ПГУТИ, 2014. - 256 с.

Размещено на allbest.ru