Szomatoinfra diagnosztikai rendszer bevezetése és alkalmazása egy komplex katona-egészségügyi és fizikális állapot meghatározására tervezett rendelõintézetnél DR. SZACSKY MIHÁLY Mûegyetemi Természet- és Sporttudományi Közhasznú Egyesület DR. KESZTHELYI TAMÁS PROF. DR. SZATMÁRY ZOLTÁN Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Természettudományi Kar, Nukleáris Technikai Intézet A konzorciumban résztvevõ BME Természet- és Sporttudományi Egyesület laboratóriumában az elmúlt években hatalmas anyag és tapasztalat gyûlt össze. Ennek eredménye a módszert alapvetõen megújító instrumentális fejlesztés, valamint annak a szemléletnek a kialakulása, ami megmagyarázhatja, hogy a világ más tájain elterjedt módszer eddig miért nem nyert nagyobb teret. A laboratóriumban kifejlesztett rendszer egyedi, a nagymûszeres beruházások között ára a kisebbek közé sorolható. A pályázatban megjelölt munka alapján kialakuló diagnosztikai rendszernek, mind a katona-egészségügyben, mind a katasztrófa medicina vonatkozásban jelentõs hozadéka lenne. A fejlesztés olyan újdonságokat is hozhat, amelyek várhatóan szabadalmi védettség alá vonhatók. A képalkotó diagnosztikai eljárások áttörést hoztak az orvostudományban, amikor az anatómiai részletek láthatóvá váltak az élõ test belsejében. A röntgensugárzás felfedezése és széles körû használata után végzetes példákon keresztül fedezte fel az emberiség ennek a hasznosan felhasználható jelenségnek a veszélyes oldalát. A sugárzáson alapuló képalkotó eljárásokat veszélyeik ellenére sem tudja nélkülözni a diagnosztika, a detektorok érzékenységének növelésével és a képalkotáshoz szükséges elektronika, számítástechnika fejlesztésével, a kor- 139
nak megfelelõ legigényesebb technika bevezetésével igyekszik a sugárterhelést minimálisra csökkenteni. Mindemellett ritkán hangoztatott tény, hogy (a háttérsugárzást nem számítva) az orvosdiagnosztika képalkotó eljárásai adják a legnagyobb sugárterhelést az emberiségre. A diagnosztikai és terápiás ellátások sugárterhelése összetevõdik. Ritka esetben számolnak egy-egy embernél (diagnosztika és terápia) éves szintû összdózis értéket. Az engedélyezett éves összdózis túllépése függetlenül a diagnosztikus és terápiás eredményektõl sztohasztikus folyamatokat valószínûsítenek. Az orvosi képalkotás egyik fõ kutatási és fejlesztési iránya éppen ezért az, hogy a jeladó forrás energiaszintjét minél kisebb értékre tegyék (adott elektromágneses sugárzás hosszúhullámú tartománya), vagy olyan diagnosztikai eljárásokat vezessenek be, ahol nincsen sugárterhelés. Létezik egy olyan elektromágneses sugárzási tartomány, amely nem idõszakos, hanem álladóan jelen van a természetben, ez az infravörös sugárzás, melynek hullámhossza 750 34 000 nm sávba tartozik, tehát vizsgálatához nem szükséges külsõ, mesterséges sugárforrás. Minden test bocsát ki hõenergiát elektromágneses sugárzás formájában az infravörös tartományban, így az ember esetében is a szervezeten belül zajló bonyolult életfolyamatok szakadatlan specifikus sugárzást produkálnak a kültakaróról az infrasugárzás hosszúhullámú tartományában (6000 11 000 nm). A szövetek kóros hõtermelésének diagnosztikai értéke õsidõk óta ismert. A helyi gyulladt gócok érzékelése és objektív kimutatása a humán biológia törekvései közé tartozott, különféle hõérzékélõkkel, amiben a félvezetõk felfedezése hozott átütõ lehetõséget. A lokális hõmérõk, felületi hõérzékeny lapok helyett az infravörös tartományra érzékeny kamerák olyan érzékenységet képviselnek, amivel pillanatszerû sebességgel az egész testre kiterjedõ, tized-századfoknyi eltérést regisztrálni lehet. Összehasonlításként megemlíthetõ, hogy egy szúnyog csípése két egész Celsius foknyi lokális felmelegedést okozhat a bõrfelületen. Ez az érzékenység olyan finom részletek megkülönböztetését is lehetõvé teszi, ami a diagnoszta részére biztosíthatja a lokális szöveti felmelegedés okaira való következtetést. A diagnosztikai rendszerek továbbfejlesztésének technikai lehetõségei A technika fejlõdése napjainkra lehetõvé tette az infravörös tartományban való érzékelést és a képalkotó eljárások kidolgozását. A képek informatikai szempontból rendkívül memóriaigényesek, de a legutóbbi évek megteremtették a tárolásra alkalmas hátteret is hozzáférhetõ áron, így a képek tárolhatók, szükség szerint elõhívhatók, az idõbeli fázisok egymással összehasonlíthatók. Az infravörös képalkotó eljárás használatának a sugárterhelés szükségtelensége (biztonságossága) mellett van egy minden más képalkotó eljárástól 140
SZOMATOINFRA DIAGNOSZTIKAI RENDSZER BEVEZETÉSE alapvetõen különbözõ tulajdonsága. Minden eddigi eljárás a külsõ sugárzás a szövetek által elnyelt intenzitásának mérésén alapul, tehát a szövetek alkotórészecskéire jellemzõen, tömegfüggõ információt ad, ezért lényegében statikus morfológiai vizsgálatnak számít. Fiziológiai folyamatokra bizonyos biológiai anyagok tömegének lokális feldúsulásából (pl. a vér vastartalma) vagy elszegényedésébõl (pl. a csont kalciumtartalma) lehet következtetni. Ezzel szemben az infravörös diagnosztika az élõ sejtek életfunkcióinak következményeképpen termelt hõ kisugárzását detektálja, elsõsorban dinamikus funkcionális információt ad, és másodsorban tekinthetõ alaktani vizsgálatnak. Az infravörös sugárzáson alapuló diagnosztikai eljárás elõnyei: 1. Nem szükséges külsõ sugárforrás, ezért veszélytelen, szükség esetén a vizsgálat akárhányszor ismételhetõ. 2. Funkcionális információt ad, gyors követési lehetõséggel. 3. Érzékeny. 4. Beruházásigénye közepes. 5. Egy felvétel költsége kicsi. A pályázati projekt fõ célja, hogy egy valóban non-invazív képalkotó vizsgálati módszert a humán diagnosztikai területen továbbfejlesszen, az eddigi tévutak helyett elméleti megfontolások és gyakorlati mérések alapján az alkalmazás lehetõségét növelje; a katona-egészségügy szempontjából két jelentõs diagnosztikai területen a konzervatív diagnosztikai rendszerekkel összehasonlítson; kidolgozza azokat az elveket, végrehajtsa azokat a fejlesztéseket, amelyek alapján a diagnosztikai eljárás rendszerbe állítása jelentõsen növelhetõ. Az infravörös diagnosztika az elõzõekben vázolt technikai lehetõségeknek megfelelõen hatalmas érdeklõdésnek örvend a világ azon részeiben, ahol a számunkra közepesnek minõsülõ beruházás sokkal könnyebben elõteremthetõ. Ezért elsõsorban az Egyesült Államokban számtalan ambuláns helyen állnak a lakosság rendelkezésére a thermográfia -nak nevezett eszközrendszerrel. Mivel az eredmény, az infravörös hõkép látványos, gyakran evidensnek látszó képet ad, csábít a felszínes értékelésre, a sarlatán felhasználásra. A thermográfiás rendelõk hirdetik szolgáltatásaikat, külön társaságuk is van. Valójában komoly tudományos igénnyel fellépõ kutatóhelyek is dolgoznak a témán, a szak-asszisztensi és a szakorvosi oktatás is megszervezett. Az Egyesült Államok szakhatósága, az FDA kontrollált vizsgálatok alapján 1982-ben mint kiegészítõ eljárást elfogadta a mellrák diagnózisában. Ezek alapján joggal feltételezhetnénk, hogy ilyen nagymérvû lehetõségekkel, gyakorlati tapasztalattal nem lehetnek nyitott kérdések a módszer értékelésében. Azonban ha szigorú tudományos kritikával tekintjük át a hatalmas irodalmat, meglepõ, hogy tudományos igényû, az Evidence Based Medicine kritériumainak megfelelõ publikáció ezen a területen meglepõen kevés. Euró- 141
pában messze nem ilyen elterjedt a módszer, aminek az okát nem lehet pontosan tudni. Azért fontos ennek ismerete, mert ez egyben azt jelenti, hogy piacot biztosít egy bizonyított, kontrollált diagnosztikus rendszer számára. Az emberi testben zajló folyamatok infrajelei Az emberi testben lejátszódó biológiai folyamatok hõtermelése következtében a test, elsõsorban a bõrfelszínen keresztül folyamatos infravörös sugárzást bocsát ki. Ha megvizsgáljuk ennek a sugárzásnak a bõrfelszíni eloszlását, azt tapasztaljuk, hogy az nem homogén, vagyis a bõrfelszín különbözõ területei egymástól kisebb-nagyobb mértékben eltérõ hõmérsékletû régiókra oszthatók fel. Ennek oka az, hogy a testben zajló biokémiai folyamatok által termelt hõmennyiség nem egyenletesen oszlik el, hanem a termelõdés (hõtermelõ folyamatnál), vagy az elnyelõdés (hõelnyelõ folyamat esetén) helyén jellegzetes hõgócot mutat. Ezen felül a hõmérséklet testen belüli eloszlását olyan jelenségek is befolyásolják, mint például a különbözõ szervek közötti hõtranszport. Mindezen hatások következtében a testfelszín jellegzetes hõmérsékleti mintázatot mutat. Ez a jelenség módot ad arra, hogy a test infravörös sugárzásának területi eloszlását és intenzitását megfelelõ eszközzel feltérképezve, következtetni tudjunk a szervezet aktuális állapotára és az éppen zajló összetett biokémiai folyamatokra. Az emberi test által kibocsátott infravörös sugárzás mérésére, valamint az ebbõl nyerhetõ információk felhasználására természetszerûleg az orvostudomány képviselõi tettek elõször kísérletet. Az elsõ próbálkozások 1962-ben történtek, késõbb a technikai és metodikai fejlõdés következményeként három, egymástól eltérõ véleményt megfogalmazó iskola alakult ki abban a tekintetben, hogy milyen következtetések vonhatóak le az emberi testrõl készült infravörös felvételekbõl. Az elsõ iskolát képzett radiológusok alkották, akik megpróbálták az infravörös képalkotó módszert morfológiai elváltozások kimutatására felhasználni. Kudarcuk oka az volt, hogy kiderült, miszerint a morfológiai elváltozások nem okoznak olyan jellegû és mértékû infra-emissziót, amely a kérdéses régióról kellõen értékelhetõ, alaktani információt nyújtana. Megállapításuk szerint az infra-technológiai módszer anatómiai struktúrák vizsgálatára csak áttételesen, kiegészítõ jelleggel alkalmas. A második iskolába tartozó kutatók azt a célt tûzték maguk elé, hogy a testfelszín hõmintázatából számítógép segítségével színes térképeket, ún. hõtérképeket állítsanak elõ, és ezek lehetséges variációit egy átfogó rendszerbe foglalják. Arra törekedtek, hogy az egyes területeken tapasztalható különbözõ színelváltozásokat azaz lényegében a különbözõ intenzitású infravörös sugárzást mutató területek kiterjedésébõl és mértékébõl megállapítsák, hogy az adott mintaváltozás milyen szervezetbeli elváltozás eredménye, és így min- 142
SZOMATOINFRA DIAGNOSZTIKAI RENDSZER BEVEZETÉSE den, a szervezetben végbemenõ kóros elváltozáshoz hozzá tudjanak rendelni egy standard színmintázatot, amelyet azután minden azonos típusú elváltozást okozó betegség diagnosztizálásában fel lehet használni. Azt tapasztalták azonban, hogy a testfelszíni infravörös mintázat még az azonos elváltozást okozó betegségben szenvedõ, azonos típusú betegeknél is olyan mértékû eltérést mutatott, hogy az még a legtágabb kritériumokat, felállító standardizálást is reménytelenné tette. A harmadik elképzelés követõi az emberi testen, mint kétdimenziós felületen, különbözõ elképzelések alapján kijelölt pontok abszolút hõmérsékletét mérték meg, és ezekbõl az adatokból próbáltak, bonyolult számítások útján következtetéseket levonni a testben zajló folyamatokra. Ez a módszer sem vezetett eredményre. Az 1980-as évek közepén, amikor újra felmerült az infra-technológiának, mint önálló humán biológiai képalkotó vizsgálati eljárásként való alkalmazásának lehetõsége, a témával foglalkozó kutatócsoport, az infravörös sugárzás detektálásának technikai lehetõségei vizsgálata kapcsán, feldolgozta az elõbb említett három iskola által publikált eredményeket és a vizsgálati módszerek leírását. Arra a megállapításra jutottak, hogy mindhárom irányzat kudarcának az volt az alapvetõ oka, hogy nem ismerték fel azt a tényt, miszerint az infravörös monitorozás rendkívüli mértékben érzékeny az emberi testben lejátszódó folyamatok hõtermelõ-hõelnyelõ hatásaira, valamint a testet kívülrõl érintõ bármilyen változásra. Ez a képalkotó eljárás nem csak technikai szempontból különbözik a többi, akkoriban használt képalkotó eljárástól (Rtg., UH), hanem abban is, hogy elsõsorban nem morfológiai anatómiai képleteket jelenít meg, hanem funkcionális információkat szolgáltat, azaz egy infra-felvétel az emberi testben zajló és folyamatosan változó élettani folyamatokat jeleníti meg, és ebbõl következõen minden olyan hatás, amely ezekre az élettani folyamatokra hatással van, megjelenik az infraképen is. Éppen ebbõl következik az infratechnológia speciális képessége, miszerint képes kimutatni minden olyan rendellenességet, betegséget, külsõ vagy belsõ hatás által okozott változást, amely megváltoztatja egy harmonikus szerv, szervrendszer biokémiai folyamatait, azaz megbontja az adott szerv endoterm és exoterm folyamatainak egyensúlyi állapotát. A jelenleg mûködõ rendszer: Szomatoinfra infravörös képalkotó eljárás A képalkotó diagnosztikai eljárások célja az, hogy a szervezetben fennálló, rendellenességeket strukturálisan kimutassák, annak típusát, helyét, kiterjedését stb. meghatározzák. A napjainkban alkalmazott képalkotó eljárások többsége invazív jellegû, ami azt jelenti, hogy egy adott személy vizsgálatakor a szervezetet különbözõ esetenként kimutathatóan ártalmas külsõ be- 143
hatásoknak, sugárzásoknak kell kitennünk. A röntgen sugárzás káros hatásai közismertek, de emellett vannak más, olyan képalkotó eljárások is, amelyek pontos hatásai nem teljesen tisztázottak, ugyanakkor úgy élnek a köztudatban, mint ártalmatlan, veszélytelen eljárások. Ilyen például a terhességi ultrahang vizsgálat, amelynek a magzatra kifejtett esetlegesen káros mellékhatásairól még mindig folyik a vita orvosi berkeken belül. A képalkotó diagnosztikai rendszerek használatuk során minden esetben egy hármas feltételrendszer egyidejû meglétét igénylik. Igaz, ez a Rtg., CT-, vagy az MRI-vizsgálatokra épp úgy, mint az UH, a PET, vagy az izotóp-diagnosztikai eljárásokra is. Jellemzõje még a felsorolt vizsgálati módszereknek az is, hogy elsõsorban morfológiai vizsgálatokra alkalmasak. Némelyik vizsgálati módszerrel lehet ugyan élettani folyamatokat is vizsgálni (UH doppler, PET), de ezek a vizsgálatok is a dinamikus morfológiai változások egymás utáni fázisait regisztrálják. Jellemzõ még a felsorolt eljárásokra, hogy csak egyes testrégiók, szervek, szervrendszerek vizsgálatát teszik lehetõvé, ugyanis az átfogó vagy hosszabb idejû vizsgálatot a megengedhetõnél nagyobb dózisterhelés kizárja. A fentebb említett hármas feltételrendszer az alábbi elemekbõl áll: 144 1. Egy jeladó készülék, amely a vizsgálati módszer alapját képezõ sugárzást bocsátja ki. Ez lehet röntgensugár, ultrahang (ez nem elektromágneses sugárzás) vagy egyéb sugárfajta. Általános jellemzõje a humán diagnosztikának, hogy az invazív képalkotó eljárásokban az elektromágneses spektrum nagyobb hullámhosszúságú tartományaiba tartozó sugárzásfajtákat hasznosítják, mivel ezek jóval kisebb energiájú fotonokból állnak, mint például a gammasugárzás (a nagy energiasûrûségû, ún. kemény sugárfajtákat jellemzõen a terápiában hasznosítják). Ugyanakkor, mint azt már fentebb említettük, ezeknek a kisebb energiasûrûségû sugárzásoknak is lehetnek káros mellékhatásaik. A humán gyógyászatban természetesen az a cél, hogy a létrehozandó kép diagnosztikus értékének számottevõ romlása nélkül ezen ártalmas hatásokat a lehetõ legkisebb mértékûre csökkentsék. 2. Egy detektor készülék, amely a jeladóból származó sugárzást, ill. annak változásait érzékeli, és megalkotja a vizsgáló személy számára értékelhetõ formájú képet. Ez egyes esetekben (CT PET, MRI) igen nagy méretû és bonyolult eszközrendszert igényel. 3. A sikeres vizsgálat lefolytatásának harmadik feltétele természetesen maga is a vizsgált személy. Ahhoz, hogy ez a feltétel teljesüljön, nyílván minden esetben szükséges a vizsgált személy elõzetes beleegyezése és tevõleges együttmûködése. Ez a humán gyógyászat területén könnyen kivitelezhetõ.
SZOMATOINFRA DIAGNOSZTIKAI RENDSZER BEVEZETÉSE A Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen (BME) létrehozott és mûködtetett Szomatoinfra infravörös képalkotó diagnosztikai rendszer a fentiekkel ellentétben nem igényel jeladó készüléket, mivel az emberi szervezet által kibocsátott természetes infravörös sugárzást detektálja és elemzi. Ez a rendszer képes arra, hogy az emberi test által folyamatosan emittált, magas információtartalmú, hosszúhullámú, viszonylag széles sávszélességben elhelyezkedõ, kevert infrajeleket komplexen és szelektíven is érzékelje, megjelenítse. A fentebb felsorolt képalkotó eljárásokkal ellentétben az infravörös képalkotó technológia az egyetlen, valóban non-invazív diagnosztikai eljárás, ami azt jelenti, hogy ennél a technológiánál csak két tényezõ együttes fennállása szükséges a vizsgálat lefolytatásához, mivel a jeladó maga a vizsgált személy. Vegyük sorra, hogy milyen elõnyökkel bír a kéttényezõs, non-invazív infravörös technológia a háromtényezõs invazív képalkotó eljárásokkal szemben: A sugárzás esetleges káros mellékhatásai, dózisterhelés. A hagyományos képalkotó módszerekkel ellentétben az infravörös technológia az emberi test természetes infravörös sugárzását használja fel. Nem használ külsõ sugárzó egységet, így a vizsgált személyt semmilyen káros vagy nem káros sugárzás nem érheti. A hagyományos képalkotó módszerek csak testtájakat vizsgálnak. A teljes testre kiterjedõ vizsgálat sokkal nagyobb dózisterheléssel jár, ami fokozza a vizsgálat esetleges káros mellékhatásait. Az infravörös technológiával korlátlanul vizsgálható a teljes test, mivel nincs dózisterhelése. Hosszú idejû monitorozás nem lehetséges a régebbi eljárásoknál. A hosszú idejû monitorozás esetén a már fennálló dózisterhelés a sokszorosára nõ, ami megnöveli a vizsgálati eljárás kockázatát. Az infravörös monitorozás elvben korlátlan idejû lehet, mivel itt ténylegesen sugárterhelés nincs. A legtöbb hagyományos képalkotó módszernél a jeladót vizsgált személyt, a detektortényezõkkel szinkronba kell hozni. Ez a medicinában általában nem okoz problémát. Az infravörös technika mûködési elve lényegében hasonlít az emberi szem mûködéséhez, azaz a kívülrõl érkezõ jelet passzív detektorként dolgozza fel, a különbség csak az érzékelt fény hullámhosszában van. Mivel az érzékelési irány nincs kötve egy speciális jeladó készülék elhelyezkedéséhez, a vizsgált személy a térben bárhol elhelyezkedhet, a vizsgálathoz elég csak a detektort ráirányítani. Ez a speciális tulajdonság alkalmassá teszi az infravörös technikát arra, hogy gyors egymásutánban, a testrõl annak minden anatómiai régiójáról felvételeket készíthessünk. A hagyományos képalkotó technikák jelentõs méretû, jeladóból és detektorból álló rendszert jelentenek. Ezek mûködtetéséhez a kórházakban kü- 145
lön épületek szükségesek. Még az ultrahangos technika mûködtetése, amely talán a legkisebb méretû a hagyományos eszközök közül is nehezen képzelhetõ el külön vizsgálati helység nélkül. Ezzel szemben az infravörös detektor nem nagyobb, és nem is nehezebb, mint egy hagyományos, kézi videokamera. A BME szakemberei elkészítették a detektorhoz tartozó számítógépes adatfeldolgozó rendszer hordozható változatát is, ami belefér egy közepes méretû utazóbõröndbe. Az ennél is nagyobb mobilitás elérése érdekében lehetõség van arra is, hogy a méretében és külsõ megjelenésében is egy videokamerára hasonlító detektorhoz adatátvivõ kézi-készüléket (mobil-telefon) kapcsoljunk, ami közvetlenül, vagy az Interneten keresztül biztosítja az adatforgalmat a feldolgozó egység és a detektor között. A tömeges humán vizsgálat feltételeinek megfelelõ detektorok minõségi paramétereit a Budapesti Mûszaki Egyetem munkatársai a Szomatoinfra képalkotó technológia tervezése és kivitelezése során határozták meg. A detektor és az adatfeldolgozó egység által alkotott rendszernek alkalmasnak kell lennie az egyedi infravörös kép és a hagyományos képalkotó eljárásban készült kép egybevetésére éppúgy, mint a monitorozásra és a folyamatos infravörös képfelvételekre is. A BME Szomatoinfra laborjában mûködõ rendszerhez, a minimum 1/25-öd másodpercenkénti képfelvételre képes detektort Svédországban az egyetemi kutatómunkát segítve a FLIR-cég készíti. A képek komplex feldolgozását, tárolását és más képalkotó eljárásból nyert képekkel való összevethetõséget lehetõvé tévõ számítógépes rendszer a BME kutató laboratóriumában készült. A rendszer által létrehozott, diagnosztikai értékû kép úgy áll elõ, hogy a készülék a vizsgált területet 68 000 képpontra bontja és minden képpontban megméri az adott pont infra spektrális tartományát. A kapott mérési adatok alapján a számítógép a mérõpontok egyedi spektrumait megfelelõ, ún. hamis szín eltolásban jeleníti meg. A Szomatoinfra rendszerben használt detektor infraspektrum felbontása állítható és hangolható. Ez módot ad az infratartomány és a hõfelbontás módosítására az adott vizsgálat speciális igényeinek megfelelõen. A humán gyógyászati vizsgálatokban általában 1 K hõfelbontással, 10 K fokos hõtartományban és ebbõl következõen 10 256 szín használatával készülnek. Ugyanakkor minél kisebb a vizsgálandó terület, annál jobban növelhetõ a színfelbontás is. A rendszer alkalmas akár 0,03 C fokos hõfelbontás elérésére (ami 2 5 nm értéknek felel meg), így a folyamatos leképezési eljárást alkalmazva, nagy felbontás mellett az ú.n. isoterm zónák is jól megfigyelhetõk. Összehasonlításképpen kívánjuk csak megjegyezni, hogy egy szúnyogcsípés mért hõmérsékleti értéke akár 3 C fokkal is eltérhet a környezetében mérhetõ hõmérséklettõl. Ezzel a rendkívül érzékeny felbontással akár 1 milliméternél kisebb méretû hõgócok, ún. infrafenomének is elkülöníthetõk és 146
SZOMATOINFRA DIAGNOSZTIKAI RENDSZER BEVEZETÉSE vizsgálhatók, szemben a hagyományos képalkotó eljárások által elérhetõ felbontással, ugyanis a hagyományos technológiákkal a néhány milliméternél kisebb anatómiai-morfológiai elváltozások már nemigen érzékelhetõek. Ennek oka abból a biofizikai jelenségbõl adódik, hogy egy környezeti dinamikus fiziológiás hatás minden körülmények között emittálja a zajló folyamatra specifikusan jellemzõ, infravörös sugárzást, míg a hagyományos transzmissziós (azaz a vizsgált testen áthaladó, külsõ forrásból származó sugárzást felhasználó) képalkotó eljárásoknál ilyen kis mérési tartományban már számos érzékelési és elkülönítési probléma adódik. A pályázat kutatási hipotézisének kísérleti és vizsgálati programja 2003 2004-ben Humán biológiai, biokémiai és biofizikai kutatásokkal a Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Természettudományi Kara (korábban megelõzõ intézményei) keretében 1979-tõl folynak kutatások. Az élettani folyamatok infravörös képalkotó eljárásának fejlesztése 1984-ben kezdõdött el. Az elõtanulmányok és szakirodalmazás alapján megállapítható volt, hogy a nemzetközi thermovíziós humán kutatások tévúton járnak. Az egyetemi kutatócsoport természettudományi alapokra helyezve megalkotta a Szomatoinfra diagnosztika képalkotó eljárását, biofizikai alapokon nyugvó hipotézisét és filozófiáját. A biológiai, fizikai, biofizikai kutatások egy része (1992-ben) lezártnak tekinthetõ. A létrehozott Szomatoinfra diagnosztikai mûszer prototípusát a svéd FLIR céggel közösen készítette az egyetem. A kísérleti kutatási és vizsgálati idõ alatt egészségügyi intézményekkel közösen nagyszámú vizsgálat készült. Az elsõ kutatási periódus a kutatócsoport által szabadalmaztatott traumatológiai és orthopediai externalis fixatõrök (1987 1992 két nemzetközi szabadalmi bejelentés) nyárscsatornáinak lágyrész szeptikusság, illetve az osteosynthesiseknél elõforduló osteomyelitis korai felismerése volt. A kifejlesztett berendezés a feladatnak megfelelt. Szomatoinfra diagnosztikai rendszer (egyetemi fejlesztés) jelenleg négy hazai intézményben, valamint kettõ rendszer Európában mûködik (Locarno, Berlin). A haderõ-átalakítás és a szerzõdéses katonai szolgálatokra való átállás szempontjait figyelembe véve kutatási programunkkal egy új több-felhasználási területre alkalmazható egészségügyi felmérésre, állapot-meghatározásra, kiképzési programok megvalósítására alkalmas módszert dolgoztunk ki. A módszer lényege, hogy a szomatológia tudománykörébe tartozó humánbiológiai non-invazív vizsgáló eljárással bizonyított infraemissziós detektálás alapján mûködõ komplex fiziológiai állapot-felvételezéssel biztosítjuk a teljes adatbázis felvételezésének megteremtését. 147
A felvételezési módszer leírása Az emberi test az anatómiai régióknak megfelelõen, a dinamikusan zajló fiziológiai folyamatok termoregulációs folyamatainak sugárzásos jelenséget használja fel az állapot meghatározására. A kutatási és mérési adatok alapján az emberi test, álló és nyugalmi helyzetben specifikusan 6 11 nanométeren sugároz a külvilág felé. A topografikusan megjelenõ anatómiai helyzetek a test belsejében zajló homeosztázis pontos tükre. A kidolgozott módszer szerint a szomatoinfra módszerezéssel az egész testrõl egy meghatározott rendszer szerint felvételeket kell készíteni. A humáninfra atlasz biztosítja, hogy az egyes anatómiai régiók infraemissziós spektrális értékét az infravörös hosszúhullámú tartományban mily módon kell kalibrálni. Az infravörös komplex humándiagnosztika kizárólag a dinamikus fiziológiai folyamatokat reprezentálja, az így nyert (infrafenomének) adat az infraatlasz segítségével tájanatómiailag beazonosítható és a funkcionális anatómiai törvényszerûségeknek megfelelõen biokémiai és biofizikai folyamatokra bonthatók. A fentiek értelmében egy alapállapot felvételezéshez 8 12 felvételre van szükség. A felvett képek objektíven tükrözik a beazonosítható anatómiai képletek funkcionális mûködését. Külön kutatási program keretében dolgoztuk fel a kornak, nemnek megfelelõ normál infraemissziós humán infratopográfiát. A kornak, nemnek megfelelõ egészséges állapot ezek alapján pontosan meghatározható, természetesen leírva mindazokat a sajátosságokat, amelyek a vizsgált személyre jellemzõek. Példaként említhetõk az alkattani sajátos jegyek, amelyek a daktiloszkópiához hasonlóan, kizárólag csak az egyénre vonatkoznak (scoliosis, anatómiai aszimmetriák, infra-antropometriai adatok, és korábban lezajlott, a szervezetet érintõ élettani, baleseti folyamatok utóállapotai stb.). Az alapállapot felvételezése után, nyilvánvalóvá válik a felvételt értékelõ szakember számára, hogy egy normál infratopografikus elvárható folyamathoz, állapothoz képest detektálható-e olyan tájanatómiai vagy szervrendszeri folyamat, ahol a mélyben más, fiziológiai, biokémiai, biofizikai, diszfunkciós folyamatok zajlanak. A diszfunkciós folyamatokat a kutatás és fejlesztés folyamán különbözõ faktorértékekkel egészítettük ki. Két fõ osztályozási rendszert építettünk be a vizsgálati folyamatba. Az egyik az életfolyamatára jellemzõ folyamatosan alakuló reverzibilis állapotváltozások (amelynek faktorértéke alacsony 1 2) Míg az ún. egyensúlyi-diszfunkciós állapotok (steady state, krónikus góc, diszfunkciós hormonális állapot stb.) Közepes infrafenomen faktorral jelöljük. Értéke: 2 4, míg az egyértelmû, beazonosítható irreverzibilis patológiai folyamatok infrafenomen faktorja magas, 3 5 közé sorolható. A vizsgálatok bebizonyították, hogy az állapot-felvételezés adott esetben a terhelhetõség a fizikális, állóképességi és mozgáskoordinációs programok 148
SZOMATOINFRA DIAGNOSZTIKAI RENDSZER BEVEZETÉSE akkor indíthatóak, ha az IFF (infrafenomen faktor) 0 3 értéket nem haladja meg, 3 4 faktorértek esetben, minden esetben szakszûrõ-vizsgálati és orvosi vizsgálat elvégzése szükséges, 4 5 esetében szakorvosi ellátásra kell irányítani a pacienst. A szomatoinfra vizsgálatok (az elvégzett kísérleti mérések alapján) bizonyították, hogy megfelelnek minden tekintetben a prediagnosztikai eljárásnak. Az infra-prediagnosztikai eljárásnak tartalmaznia kell a feltárt élettani folyamatoknak megfelelõen, mindazokat a javaslatokat, melyek a szükséges és elégséges orvos-diagnosztikai eljárásra vonatkoznak. A komplex szomatoinfra diagnosztika akkor képes hatékonyan feladatát betölteni, ha a célzott (decentralizált) diagnosztikai vizsgálatok eredményeit, véleményeket, képalkotó eljárások esetében felvételeket a szomatoinfra pácienskezelõ rendszerbe be lehet illeszteni. A komplexitás jellege akkor sérül, ha a szakorvosi vélemények (vizsgálati eredmények) visszacsatolása nem történik meg. Több ezer vizsgálat bizonyította, hogy a szomatoinfra állapot-felvételezés és prediagnosztikai feldolgozás, célra orientáltan jelölte meg az orvos-diagnosztikai eljárások szükséges és elégséges mértékét. Ezzel a lehetõséggel kiküszöbölhetõ, hogy az orvos-diagnosztikai anamnézis felvételezésénél jelentkezõ szekunder tünetek vizsgálatai kerüljenek elõtérbe, mivel az ok-okozati összefüggések értelmezése után a szomatoinfra leírás a primer okot is megjelöli. Minden olyan esetben, amikor az adott, vizsgált páciens, kornak, nemnek megfelelõ egészségi és fizikális állapot-felvételezése megtörténik javaslatot lehet tenni a megfelelõ szomatotípus leírása alapján, hogy milyen terhelhetõségnek lehet kitenni, milyen terhelhetõségi állapotok várhatok el, milyen mozgáskoordinációs feladatok elsajátításával. A katonai szolgálat speciális fizikai állóképességi, erõnléti és mozgáskoordinációs állapotokra épít. A sporthoz hasonlóan a katonai tevékenység is edzésprogramokat vagy kiképzési programokat igényel (tartalmaz). A helyes kiképzési terv akkor hajtható végre maradéktalanul, ha megfelelõ személyi állomány közel azonos fizikális állóképességi, alkati stb. jegyekkel bír. A kiképzésnek tudatosnak, folyamatosnak és egymásra épülõnek kell lenni, ugyanúgy, mint a versenysporti edzések esetében. A szomatoinfra vizsgálat ebben egy új segítséget kíván biztosítani, egyénre szabottan képes az elvárható teljesítményeket prognosztizálni és a képzés (edzés) folyamatát kontrollvizsgálatokkal követni. Helyes kiképzési terv esetében a szomatológiai prognózis és a szomatoinfra kontroll azonos eredményeket mutat. A kidolgozott kutatási programban tervezett célirányos katona egészségügyi szomatoinfra vizsgálórendszer non-invazív jellegénél fogva alkalmas arra is, hogy bármikor gyors (néhány perces) vizsgálattal ellenõrizze, hogy az adott személy alkalmas-e egy adott feladat végrehajtására. Példaként említhetõ, hogy egy jól kiképzett személy nagy teljesítmény elvárás elõtt, infra- 149
felvételen regisztrálható gócfolyamat, akut sérülés vagy enterális probléma stb., milyen mértékben csökkenti a teljesítményt. A katonai kiképzéseknél javaslatunk az, hogy minden szakmai területen készüljenek el a speciális állóképességre és terhelhetõségre vonatkozó felmérések és elõtanulmányok. Példaként említhetõ, hogy más és más elvárás fogalmazható meg pl. egy lövésznél (tüzér), harcjármû vezetõnél vagy hadmûveleti irodában számítógép elõtt ülõ szakembernél. A sportból is vehetünk mintát, mert nem mindegy, hogy valaki rövid vagy hosszú távú állóképességû, ciklikus vagy aciklikus sportágat ûz. Konkrét vizsgálatot végeztünk azoknál a személyeknél, akiknek feladatkörébe a lövészet is besorolható volt. A szomatoinfra vizsgálatokat kiegészítettük szenzomotoros vizsgálatokkal, illetve egy speciális tremor-indexet vizsgáló eszközzel. Megállapítható volt, hogy nem megfelelõ született szenzomotorikus képességeket nem lehet fejleszteni, a homeosztázis az anyagcsere-forgalom és az alkati sajátosságokból adódó természetes tremor egyénre jellemzõ állapota, kizárhatja az eredményes lövészetbõl. A tudatos kiválasztásnak az is elõnye, hogy a nem megfelelõ képességekkel bíró embertõl optimalizált teljesítmény nem várható el. * * * Összesítve megállapítható, hogy a professzionális Magyar Honvédségben a humán vizsgálatok több alrendszer egységes adatkezelése útján valósítható meg. A humánbiológiai szakterületekre jellemzõ élettani adatok fizikális teljesítménymérések, pszichikai állapotok felmerése után a szomatoinfra rendszerbe illeszthetõ adatokkal komplex az egyénre jellemzõ állapotok határozhatók meg. Külön kell kezelni a hivatásos katonák feladatorientált kiválasztásának vizsgálati egységét. A vizsgálatok hatékonyságát segíti, illetve megalapozza a statisztikus eredmények referencia értékei. A kutatási programunk elsõdlegesen a szomatikus sajátosságokat vizsgálta, nyugalmi és terheléses állapotban, természetesen, mint faktorokat a különbözõ szocio-kultúrális hátterek és pszichoszomatikus állapotok is befolyásolták. A vizsgálatnál elõtérbe kerültek, mindazok a népegészségügyet érintõ, állapotot befolyásoló tényezõk, amelyek a szomatológiai és a pszichszomatikus állapotokra hatással vannak. A kutatási idõ rövidsége miatt a hazai differenciált hatásokat nem tudtuk felmérni, ezért a kornak, nemnek megfelelõ vizsgálatoknál elvárható ideális, standard értékeket vettünk figyelembe. 150