У прибора для исследования мозга, над созданием которого трудятся научные сотрудники УрФУ, еще нет названия. Да и работа над ним ведется не так давно: в 2018 году грант Российского фонда фундаментальных исследований выиграла группа профессора Владимира Кубланова с радиофака. Кто, кроме радиофаковцев, разрабатывает устройство, насколько продвинулись научные поиски, какие технологии используются — об этом 66.RU рассказывают участники исследования: доцент РтФ Василий Борисов и врач-психиатр Тимур Петренко.
 Фото: Сергей Логинов для 66.RU |
|---|
| В «депрессометре» — так назвали прибор в редакции 66.RU — применяются самые передовые системы микроэлектроники и информационных технологий. Как и в другой медицинской технике, которую разрабатывают в Центре. «Заниматься только физикой или медициной — не в тренде, сегодня наука развивается междисциплинарно: открытия рождаются на стыке разных направлений. Требуется совместная работа исследователей, врачей, программистов и радиоинженеров — мне это нравится», — говорит кандидат технических наук Василий Борисов. |
 Фото: Сергей Логинов для 66.RU |
|---|
| Психиатр Тимур Петренко преподает на кафедре радиоэлектроники и телекоммуникаций Института радиоэлектроники и информационных технологий — РтФ. «Наверное, выглядит странно: врач — и вдруг на радиофаке. Но объясняется это просто. На базе ИРИТ действует Научно-исследовательский медико-биологический инженерный центр высоких технологий. Основной предмет исследований здесь — мозг человека. Без врача, тем более психиатра, никак», — поясняет кандидат медицинских наук Тимур Петренко. |
«Депрессия — не пневмония, анализами ее не определить»
Тимур Петренко: О депрессии сегодня говорят много. Не выспался человек, встал с плохим настроением, на улице погода ужасная, пробки — и самодиагноз готов: «У меня депрессия». Но все не так просто. Депрессивное расстройство — болезнь, которую включили в международный перечень заболеваний. Это не только дурное настроение: у больных иначе работает мозг, там сбит обмен веществ. Помочь себе самостоятельно, без врачей и медикаментов, они не могут. Это как с пневмонией: не будешь принимать антибиотики — скорее всего, умрешь.
Но пневмония определяется по анализам физиологических жидкостей и видна на рентгене, а вот лабораторных методов выявления депрессии медицина не знает. Психиатр с опытом может поставить такой диагноз, но его инструменты — опросник и визуальный осмотр. То есть все субъективно.
Впрочем, один метод определения депрессии есть — функциональное МРТ головного мозга. Но в рутинной медицине эти методы не применимы. Устройств для исследования в России от силы пара штук. Исследование получается затратным и трудоемким. Зато благодаря этому методу выяснилось, что у пациентов с депрессией снижается функциональная активность определенных отделов головного мозга. И это можно замерить не столь дорогостоящими аппаратами, технологии для которых создали здесь, в медико-биологическом центе под руководством профессора Владимира Кубланова.
 Фото: УрФУ для 66.RU |
|---|
| Владимир Кубланов — основатель Научно-исследовательского медико-биологического инженерного центра высоких технологий УрФУ. Он — автор многих исследований и изобретений на стыке медицины и радиофизики, в том числе аппаратно-программных систем для нейроэлектростимуляции. С их помощью реабилитируют пациентов, перенесших тяжелые травмы мозга. |
«Исследуем мозг с помощью СВЧ»
Василий Борисов: Профессор Кубланов разработал метод исследования мозга при помощи СВЧ-радиотермографа. Основан он на изменениях — по-научному флуктуациях — собственного электромагнитного излучения человека. Постараюсь объяснить понятнее. Если вы не физик, при слове «СВЧ» на ум, скорее всего, придет микроволновка. Это устройство действительно использует сверхвысокие частоты: берете стакан с водой, ставите в СВЧ-печку, воздействуете на него электромагнитными волнами — вода нагревается. Это прямой процесс. Но есть и обратный: если стакан относительно горячий, он излучает электромагнитные волны разной длины. А раз существует собственное излучение объекта, значит, его мощность можно измерить. На этом и основан принцип СВЧ-радиотермографии.
Изначально этот метод использовали в радиоастрономии — каждый объект во Вселенной с температурой выше абсолютного нуля излучает волны. Человеческий мозг — такой же объект. С помощью медицинского СВЧ-радиотермографа мы измеряем флуктуации собственного излучения человека. Гипотетически активность мозга и волны, которые тот излучает, отличаются у здорового человека и человека с той же депрессией. Мы ищем эти закономерности.
Т. П.: На исследование приходят мои пациенты из клиники, у которых уже диагностировали депрессию, причем не первый эпизод. Эти люди проходили лечение, мы располагаем достоверными сведениями об их болезни. Вторая группа исследуемых — добровольцы, чаще студенты. С помощью традиционных методов выясняю, что они не страдают депрессивным расстройством и подходят для эксперимента.
 Фото: Сергей Логинов для 66.RU |
|---|
| «СВЧ-радиотермограф — компактное устройство. Датчики устанавливаются на голове — как при снятии энцефалограммы. Дальше измеряем излучение мозга в состоянии покоя, при решении задач, при просмотре видео. Задачи даем несложные — обычные арифметические примеры. На видео включаем релаксирующие ролики с природой. Чего не делаем никогда — не даем читать новости: тут и здоровый впадет в депрессию», — смеется Василий. |
В. Б.: Мы снимаем несколько сигналов, например СВЧ и вариабельность сердечного ритма. За счет этого при анализе получаем более точную оценку функциональных процессов. Плюс в том, что наш метод пассивный: никакого воздействия на организм человека не производится — в отличие от того же МРТ, где людей облучают достаточно сильным магнитным полем. С другой стороны, собственное излучение человека измерить сложно — оно во много раз меньше, чем, к примеру, излучение мобильного телефона. Поэтому работа идет не сверхтемпами.
«До идеального прибора — с двумя лампами — еще далеко»
Т. П.: Хочется создать простой прибор — типа пирометра, который измеряет температуру бесконтактно. Приходит к тебе пациент, ты на него устройство навел, излучение мозга считалось, оцифровалось. Загорается лампа: здоровый человек — цвет один, активность коры снижена — цвет другой.
 Фото: Сергей Логинов для 66.RU |
|---|
| Над исследованиями работают студенты магистерской программы «Интеллектуальные информационные системы и технологии функциональной диагностики и нейрореабилитации» из разных стран. «Программу запустили в 2016 году, здесь получают степень магистра выпускники разных специальностей: математики, информационных технологий, радиотехники, физики. Наша задача — чтобы люди с начальной инженерной подготовкой занялись биомедицинскими исследованиями». |
В. Б.: Завтра и даже послезавтра мы такой прибор в клинику не запустим. Пока проводим исследования: набираем данные, анализируем, ищем закономерности. Когда наработаем базу, к делу подключатся другие специалисты — например, по машинному обучению. Они используют методы обработки больших объемов информации, которые активно развиваются последнее время. Современные математические подходы помогают анализировать не только то, что есть, но и прогнозировать с высокой степенью вероятности изменения, которые вскоре произойдут. Тогда врачи смогут не только диагностировать наличие депрессии, но и отслеживать пограничные состояния, а значит — предупредить болезнь.
______________________
Проект «Человек наук» посвящен уральским ученым, которые меняют мир к лучшему. Их имена неизвестны широкой публике, но именно они развивают российскую науку. В каждой публикации журналисты 66.RU опускают свои дилетантские вопросы и оставляют ответы ученого в виде монолога.
