Для диагностики будущего

«НУ» уже сообщала, что сыктывкарские физиологи академик М.П. Рощевский, доктора биологических наук В.А. Головко, В.И. Прошева, И.М. Рощевская и Д.Н. Шмаков стали лауреатами Государственной премии в области науки и техники 2003 года. Как известно, эта высшая государственная научная награда присуждается за фундаментальные результаты, плод труда многих десятилетий.

   Электрокардиологией Михаил Павлович Рощевский занимается уже более полувека. Еще в 1950 году, когда он был студентом первого курса биофака УрГУ, Василий Иванович Патрушев, заведующий кафедрой физиологии человека и животных, поручил ему снять электрокардиограмму у коровы. Тогда на кафедре впервые появился электрокардиограф. Сам Патрушев пытался сделать это еще в 1940 году, но безуспешно. Михаилу Рощевскому выполнить задание удалось только после изменения условий регистрации. Проведя множество исследований кардиоэлектрического поля у копытных животных, он установил, что получить электрокардиограммы, внешне похожие на электрокардиограммы человека, у этих животных в принципе невозможно из-за отличающейся последовательности распространения возбуждения в стенке желудочков сердца.

Работы М.П. Рощевского 1950–1970-х годов стали основой эволюционной электрокардиологии — нового научного направления, впервые сформулированного в тезисной форме в 1970 году на VI международном кардиологическом конгрессе в Лондоне. Монография Рощевского «Эволюционная электрокардиология» была посвящена памяти академика В.В. Парина и стала научным бестселлером 1972 года. К работе подключились другие исследователи, и каждый внес в нее свой вклад. Новое научное направление получило международное признание, о чем свидетельствует, в частности, проведение в Сыктывкаре в 1999 году XXVI международного конгресса по электрокардиологии. Приоритет сыктывкарских физиологов подтвержден и наиболее авторитетными учеными в этой области в фундаментальном международном обобщающем трехтомном труде «Достижения электрокардиологии» (Нью-Йорк, 1989). 

Сегодня Михаил Павлович Рощевский — мой собеседник.

— Вопрос простой и одновременно сложный: расскажите о научной новизне ваших исследований так, чтобы было понятно читателю.

— В истории электрокардиологии достаточно долго сохранялась иллюзия, что процесс распространения возбуждения в желудочках сердца от лягушки до человека протекает, в общем, одинаково, и электрокардиограммы в сопоставимых отведениях у всех животных по своей форме и полярности весьма похожи. На самом деле это не так. 

Идея исследования электрического поля сердца на поверхности тела животных возникла у нас в связи с конкретной практической задачей. В середине прошлого века в мировой науке был накоплен обширный материал, свидетельствующий, что отведения ЭКГ от конечностей копытных дают огромный разброс по форме и полярности зубцов у разных особей. Судить о закономерностях электрической активности миокарда по такой кардиограмме невозможно. Мы решили провести исследование кардиоэлектрического поля на поверхности тела у копытных. Для того времени это была пионерская работа, и наш подход оказался весьма информативным. 

Для анализа распространения волны возбуждения и исследования внутриполостного электрического поля сердца мы впервые в физиологии использовали регистрацию электрограмм от зонда. Это привело нас к открытию неизвестного ранее науке типа распространения волны возбуждения в стенке миокарда — «вспышечного». Такой тип характерен для копытных животных и, как выяснилось впоследствии, для птиц. В свое время это было научной сенсацией. Понятие о вспышечном типе распространения волны возбуждения в стенке желудочков копытных вошло в учебники. Приоритет наших работ в этой области общепризнан.

Изучив электрогенез сердец позвоночных животных всего эволюционного ряда — то, как возникают и распространяются волны возбуждения по предсердиям, желудочкам, как формируется электрическое поле на поверхности тела, мы установили, что для разных групп животных характерны разные типы этих процессов. Последовательный тип характерен для рыб, амфибий и рептилий, вспышечный — для копытных и птиц, вспышечно-последовательный — для хищных и ластоногих.

Таким образом был создан хронотопографический «портрет» возбуждения сердца позвоночных животных. 

Попутно нам пришлось решить ряд технических и идеологических задач. Так, был усовершенствован метод мультиполярной интрамуральной электрографии, создана система для синхронной многоканальной регистрации электрической активности сердца, предложен вариант трехмерной визуализации получаемой информации.

В ходе этих исследований мы также обнаружили ранее неизвестное науке образование — мышечный клапан в правом предсердно-желудочковом отверстии у птиц, описали его морфологические и электрофизиологические свойства.

— В процессе многолетних фундаментальных и экспериментальных исследований всегда возникает некое «разделение труда». Каким оно было в вашем научном коллективе?

— Поскольку я, можно сказать, ветеран эволюционной электрокардиологии, то моей задачей была выработка общей идеологии и методологии исследований. Владимир Александрович Головко преимущественно изучал распространение волны возбуждения в синусно-предсердной области. Валентина Ивановна Прошева — проблемы активизации и развития волны возбуждения в районе предсердно-желудочкового узла. Дмитрий Николаевич Шмаков изучал интрамуральную хронотопографию возбуждения сердца. Ирина Михайловна Рощевская исследовала отображение на поверхности тела электрической активности сердца.

— Исследования в области физиологии, даже чисто фундаментальные, всегда имеют выход в практику. Каковы практические приложения ваших результатов?               

— Наши методики регистрации электрокардиограмм у животных широко применяются в ветеринарной кардиологии. Они включены в учебники и учебные пособия для сельскохозяйственных вузов, а также используются во многих зарубежных лабораториях и клиниках при регистрации электрокардиограмм у копытных животных.

Исследования в области эволюционной электрокардиологии позволяют моделировать электрические процессы в миокарде человека. Если бы мы изучали только деятельность сердца человека, то никогда бы не узнали о нем все, поскольку эксперимент над человеком невозможен. Только в экспериментах на животных можно решить так называемую обратную задачу электрокардиологии: по характеристикам кардиоэлектрического поля на поверхности тела воссоздать то, что происходит внутри миокарда. Наша группа — по существу единственный в Академии коллектив, занимающийся такими экспериментами, которые мы проводим с соблюдением всех биоэтических норм, принятых в мировом научном сообществе.

В результате огромного числа экспериментов на разных группах животных, а затем экстраполяции выявленных закономерностей на человека у нас в институте создан уникальный инструмент для синхронных многоканальных исследований электрической активности сердца – кардиоэлектротопограф. Эта многоканальная система позволяет синхронно регистрировать кардиологический потенциал на поверхности тела и внутри миокарда. 

В будущем кардиоэлектротопограф может стать определенной альтернативой электрокардиограмме, что существенно расширит диагностические возможности анализа работы сердца. Используя кардиоэлектротопограф, уже сегодня можно реально помочь пациентам, перенесшим операции на сердце, поскольку он позволяет проследить, как идет восстановление тканей. Отслеживая кардиоэлектрическое поле на поверхности тела у пациентов с имплантированными кардиостимуляторами, мы можем наблюдать за работой этих приборов в динамике и контролировать состояние миокарда.

Я убежден, что диагностика будущего будет основываться на моделировании электрических процессов в сердце по электрокардиотопографическим данным, полученным на поверхности тела. Это приблизит нас к стратегической цели — созданию метода электрокардиотомографии, который может совершить прорыв в диагностике и лечении сердечно-сосудистых заболеваний.

Беседу вела Е. ПОНИЗОВКИНА
На фото С. НОВИКОВА:
(вверху): М.П. Рощевский;
(внизу) В.И. Прошева; Д.Н. Шмаков; В.А. Головко; И.М. Рощевская.