Оржельский И.В., Ростовцев В.Н.
МОО ГСПТПП (г. Киев), БЕЛЦМТ (г. Минск)

На всех уровнях биологической организации вообще и уровнях организации организма в частности протекающие функциональные процессы детерминированы соответствующими структурами – молекулярными, надмолекулярными, клеточными, тканевыми, органными и т.д.
Невольно вспоминается гениальное утверждение Вирхова в 1851г.: «Я не знаю ничего существенно биологического, кроме биологической организации».
Физическая организация молекулярных систем (от отдельных молекул до цельных организмов) имеет одну исключительно важную особенность, которая обычно остается вне поля зрения механистической научной парадигмы. Эта особенность заключается в том, что каждая молекула и каждая структура всех более высоких уровней организации является динамической и генерирует вокруг себя полевую динамическую систему с характерным спектром частот колебаний и характерной динамикой фазовых плоскостей.
С позиций теории динамических систем полевые динамические системы биологических структур мы рассматриваем как системы иерархически распределенных динамических систем с индивидуальными аттракторами движения и собственными перекрестно связанными бифуркирующими флюктуациями.
Спектральный портрет полевой динамической системы отражает особенности структуры биологического объекта от его целостности до «последнего» атома водорода. Фазовая динамика отражает особенности функционирования биосистемы, соответствующей этому биообъекту, включая тип функционирования (например, нормальный или патологический) и активность функционального процесса.
Таким образом, спектральные и динамические характеристики полевых структур биосистем представляют собой две стороны одной «биомедали» и обладают потенциальной полнотой информации о морфологии и физиологии биосистемы.
Отсюда следует, что спектрально-динамический анализ поля биосистемы in vivo или in vitro может служить тонким и высокоинформативным инструментом биологических и, прежде всего, физиологических исследований.
Основы спектрально-динамического подхода
Формирование спектрально-динамического подхода стало возможным благодаря недавно открытым физическим принципам, которые породили такие новые технические направления как пассивная радиолокация, «шумовая» радиосвязь, спектральный анализ гидроакустических сигналов и др.
Этот подход основан на принципиально новом способе съема информации о фазовых состояниях электромагнитного поля объекта. В качестве объекта могут выступать динамические структуры разного уровня – ядерного, атомного, молекулярного, надмолекулярного и так далее – вплоть до цельных биологических организмов.
Новый способ съема волновой информации имеет четыре отличительных признака.
Первый заключается в использовании пассивного волнового датчика, который можно рассматривать как антенну со специально рассчитанными спектральными характеристиками. В качестве противоположного примера использования активного волнового датчика можно назвать магнитно-резонансную томографию.
Вторым признаком является низкий энергетический уровень принимаемых сигналов. Уровень напряженности детектируемого электромагнитного поля составляет менее 5 мкВт при КПД порядка 30%. Это достигается благодаря работе со спиновыми потоками. Для сравнения, аппаратура магнито-резонансной томографии оперирует с сигналами порядка 50 мВт при КПД порядка 0,001%. Таким образом, разница между энергетическими уровнями воспринимаемых сигналов составляет около четырех порядков.
Третий отличительный признак заключается в новой архитектуре спецпроцессора (спектропроцессора) на основе минимизации емкостного сопротивления между элементами кристалла процессора, выполненного на базе 18-микронной технологии. Благодаря новой архитектуре удалось достичь устойчивой работы с сигналами в диапазоне частот от 0,01 Гц до 384 ГГц с погрешностью менее 3% во всем диапазоне частот. Для сравнения, контрольная аппаратура, которую используют для поверки измерительной аппаратуры, имеет погрешность менее 5%.
Четвертый отличительный признак нового способа съема волновой информации заключается в первичном анализе сигналов на основе нового вида спектрального анализа, а именно, wavelet-преобразование.
Wavelet-преобразование, разработанное около 10 лет назад в Принстонском университете впервые позволило получать объемные фазовые характеристики с их количественным представлением. 
Автором этого подхода, а также характеризуемой ниже технологии является И.В. Оржельский [1,2].
Спектрально-динамическая технология
Суть спектрально-динамического метода заключается в сканировании по зарядовой компоненте динамики электрических колебаний биополя организма в указанном выше диапазоне частот. Сканирование динамики поля обеспечивается регистрацией 3 млн.700 тыс. фазовых плоскостей поля. Способ регистрации фазовых плоскостей можно проиллюстрировать на примере динамической системы течения реки. Течение имеет изгибы, градиенты скорости, медленные и быстрые водовороты. Если поперек течения сделать серию срезов, то есть динамическую томограмму, то каждый срез будет являться аналогом фазовой плоскости динамической системы течения. Очевидно, что чем больше регистрируется фазовых плоскостей, тем точнее производится сканирование динамики состояния исследуемого объекта.
Ключевым моментом динамического сканирования является учет направления вращения и скорости вращения фазовых плоскостей поля. Благодаря этому выявляются патологические (с правым вращением) и нормальные (с левым вращением) фазовые плоскости, а также острые (с быстрым вращением) и хронические (с медленным вращением) процессы. Напомним, что в метаболизме, в основном, принимают участие L-изомеры (левовращающие изомеры) различных молекул, то есть левое вращение является физиологическим (нормальным) для организма.
Спектральный анализ сигнала основан, как упоминалось выше, на методе wavelet-преобразований, а исследование свойств фазовых плоскостей сигнала – на методах алгебры комплексного переменного.
Резонансный способ приема сигнала (аналогично приему радиосигнала) принципиально отличает спектрально-динамическое исследование от нерезонансных абсорбционных и эмиссионных спектральных исследований в медицине, то есть от спектрофотометрии и спектрофлюориметрии.
Метод спектрально-динамической (СД) диагностики основан на алгоритмах спектрально-динамического анализа и выявлении в динамическом спектре организма пациента СД-структур, соответствующих (гомоморфных) СД-структуре эталонных спектрально-динамических (ЭСДМ) маркеров состояний, веществ, факторов, агентов и т.д., которые имеются в базах данных СД-комплекса. При этом факт соответствия СД-структур организма и маркера фиксируется на спектральном уровне по резонансу, а степень соответствия (сходства) оценивается на динамическом уровне по совпадению фазовых плоскостей с правым и левым вращением.
Охарактеризованный выше способ и методическое обеспечение спектрально-динамических исследований реализованы в виде компьютерного программно-аппаратного комплекса. Спектрально-динамический программно-аппаратный комплекс называется «Комплекс медицинский экспертный».
Основными достоинствами «Комплекса медицинского экспертного» являются: компактность, мобильность, универсальность, быстродействие и простота эксплуатации.
В его состав входят: 1. компьютер типа Note-book; 2. спектропроцессор для обработки спектрально-динамических сигналов, встроенный в корпус компьютера; 3. специальный двухсторонний электрод для приема и излучения спектрально-динамических сигналов; 4. блок реверсивных спектрально-динамических фильтров, исключающих влияние материалов электрода на сигнал; 5. программное обеспечение, реализующее методы обработки сигналов, анализа спектрально-динамической информации и технологию работы врача, включая поддержку принятия медицинских решений; 6. информационное обеспечение, включающее эталонные динамические спектры процессов и состояний, органов и тканей, физических факторов и химических веществ, включая лекарства.
Спектропроцессор является базовым компонентом программно-аппаратного комплекса. Именно спектропроцессор обеспечивает все возможности применения методов анализа динамики фазовых плоскостей сигнала и методов спектрального анализа сигнала. 
Важным техническим средством комплекса является оригинальное программное обеспечение, реализующее математические методы обработки и анализа спектрально-динамической информации, а также интерфейс на уровне пользователей.
Еще один важный компонент, который существенно влияет на возможности комплекса, это информационное обеспечение, то есть базы ЭСДМ. Эти базы данных включают следующие основные классы маркеров.
1. Органно-тканевые маркеры: желудочно-кишечный тракт, сердечно-сосудистая система, женская мочеполовая система, мужская мочеполовая система, нервная система, костно-суставная система, бронхо-легочная система, ухо, горло, нос, зубо-челюстная система, орган зрения, молочные железы, мезенхима.
2. Системные маркеры: эндокринная система, иммунная система, анаболические процессы, катаболические процессы, некоторые метаболиты, психический статус.
3. Экологические маркеры: витамины, микроэлементы, продукты питания, напитки, радиоактивные элементы, аллергены, геопатогенные нагрузки.
4. Этиологические маркеры: прионы, вирусы, бактерии, грибы паразитические, паразиты, СПИД, токсины, микозы, дисбактериозы.
5. Маркеры лекарственных средств: аллопатические лекарства, гомеопатические препараты, препараты типа Нееl и другие изопатические средства, травы и фитопрепараты, витаминные препараты, микроэлементные комплексы, средства аромотерапии, биодобавки.
Алгоритмическое обеспечение комплекса позволяет на основе имеющейся базы ЭСДМ формировать оценки сходства с эталонными маркерами соответствующих процессов в организме по физиологическим и патологическим фазовым плоскостям, а также оценки остроты или давности этих процессов, актуальности и комплементарности для организма лекарственных средств или этиологических факторов.
Актуальность оценивается по скорости вращения фазовых плоскостей (чем актуальнее, тем выше скорость), а комплементарность – по уровню сходства патологических или физиологических фазовых плоскостей. Это позволяет выбирать для пациента индивидуально комплементарные (соответствующие, подходящие, эффективные) и наиболее актуальные лекарственные средства.
Спектрально-динамический анализ и физиологические исследования 
Изложенное выше показывает, что эффективность практического применения спектрально-динамической технологии связана с решением многообразных задач медицинской диагностики, а также с задачами медицинской коррекции (оздоровительной, профилактической и лечебной). [3,4].
Менее очевидны перспективы применения спектрально-динамического анализа в научных исследованиях широкого круга биологических и медицинских проблем. Эти перспективы обусловлены возможностями изучения различных физиологических процессов на молекулярном, метаболическом, клеточном, тканевом, органо-системном и других уровнях, включая психофизиологический.
Разумеется, что сегодня мы в состоянии сформулировать лишь самые общие соображения о возможных направлениях физиологических исследований на основе спектрально-динамического подхода.
Прежде всего, скажем несколько слов о тех особенностях подхода, которые принципиально обеспечивают проведение физиологических исследований с помощью спектрально-динамического анализа.
Первая особенность заключается в том, что исследователь может формировать новые ЭСДМ для объектов любого уровня организации, а также их состояний.
Вторая состоит в том, что в соответствии с конкретным ЭСДМ из общей полевой структуры исследуемой системы (in vivo или in vitro) вычленяется субструктура, соответствующая данному ЭСДМ. Это обеспечивает возможность различных способов работы с конкретными молекулярными, клеточными, тканевыми и другими структурами.
Третья особенность заключается в обеспечении динамических невозмущающих наблюдений, в том числе в реальном масштабе времени.
Наконец, четвертая особенность связана с возможностями полевого влияния на физиологический процесс на основе механизмов резонанса, амплитудной компенсации и фазового баланса, то есть избирательного ускорения или торможения скорости вращения фазовых плоскостей того или иного типа. 
Изложенное показывает, что спектрально-динамический анализ может служить тонким и точным инструментом как пассивного наблюдения физиологических процессов, так и активного физиологического эксперимента. 
Уже на молекулярном уровне проявляется одна из основных особенностей биологической организации, которая заключается в цикличности и полицикличности физиологических процессов. Для исследований в области молекулярной физиологии спектрально-динамический анализ предоставляет возможность изучения кинетики и/или динамики различных молекулярных и метаболических процессов с одновременным измерением содержания низкомолекулярных и состояния высокомолекулярных компонентов. Это обеспечивается тем, что, например, с периодичностью в 3 сек записывают динамический спектр наблюдаемой системы. Каждый записанный спектр содержит практически полную информацию о системе. Поэтому в каждом отдельном спектре, то есть в каждый соответствующий i-той записи момент времени, можно измерить параметры содержания или состояния тех молекул или других объектов, для которых в базе данных имеются соответствующие ЭСДМ.
Разумеется, что в процессе развития молекулярно-физиологических исследований придется решать ряд методических задач, связанных с изготовлением специализированных датчиков, защитой от шумов и обработкой получаемых данных. Но это неизбежные атрибуты развития любого нового способа измерений.
На клеточно-тканевом уровне физиологических исследований сохраняются все возможности, указанные выше, и появляются новые. Они определяются тем, что на каждом вышележащем уровне (от уровня клеточных процессов до уровня психических процессов) имеют место свои уровнеспецифические динамические физиологические процессы. Соответственно есть возможность для каждого уровня формировать свои базы ЭСДМ и на этой основе проводить различные физиологические исследования.
Таким образом, физиологические исследования различных клеток, тканей, органов и систем организма возможно проводить на единой методической основе спектрально-динамических измерений. И не только на любом уровне по отдельности, но и в любых сочетаниях, и в цельной совокупности, то есть на уровне цельного организма, но без утраты информации о нижележащих уровнях.
Изложенные перспективы применения спектрально-динамического анализа в различных физиологических исследованиях как минимум указывают на целесообразность развития нового методического направления физиологии.

Литература
И.В. Оржельский. Комплекс медицинский экспертный. // Мир информационных технологий. - 2004. - №1. - С. 34-38.
И.В. Оржельский, И.Д. Войтович, И.М. Федоткин, И.Н. Кононенко. Грани новизны КМЭ. // Мир информационных технологий - 2004. - №1 - С. 52-55.
Комплекс Медицинский Экспертный // Под ред. В.И. Оржельского. Труды IV межд. науч.-практ. конф. «Опыт и перспективы развития метода спектрального диагностического исследования свойств биологических и небиологических объектов и их комплексной коррекции». Киев, 3-6 мая 2004. - 362 с. 
В.С. Улащик. Новая технология физической медицины. // Здравоохранение. 2005. - №5. - С.10-14.