История научных исследований в области биотелеметрии и телемедицины в России (1900–1991 гг.)

В 1933 г. ИВНД, в целом, занимается изучением физиологии и патологии зрения, кожной чувствительности; исследует биофизические и биохимические основы нервного процесса, взаимоотношение органов чувств и их роли в деятельности организма, общие теоретические вопросы физиологии и патологии органов чувств. Связь с Комакадемией прервана окончательно, планы научно-исследовательской работы на 1933 г. утверждались только в ВИЭМ. Поставлены задачи внедрения новых методик: хронаксиметрии (наиболее широко, во всех темах и задачах – вновь влияние Васильева!), адаптометрия, а также – «установка новых методик по исследованию токов действия в коре с применением радио». Подчеркнем, что из последней цитаты следует, что на 1933 г. было заявлено создание принципиально новой методологии – дистанционной трансляции (биотелеметрии) результатов электроэнцефалографии328; впрочем, результатов по этому направлению не было получено.

В планах ИВНД на 1933 г. радиометодика рассматривается как один из ключевых методов исследований: «Исходя из современной технической вооруженности ИНВД, при работе над проблемами физиологии и патологии органов чувств, будет применен целый ряд методик, как-то: методика условных рефлексов с применением радиометодики, разработанной сотрудниками ИВНД (Ющенко, Чернавкин), экстирпационная методика (профессор Попов), электрофизиологическая – с применением опыта Кембриджской школы (Лукс, Эдриан) и отечественных физиологов (Самойлов, Воронцов, Васильев), физиологическая методика (профессор Орбели и др.), биофизическая методика, разработанная акад. Лазаревым <…> все ныне доступные морфологические методики <…> биохимическая и комплексная клин. методика <…>»329. Обращает на себя внимание последовательность перечисления – разработка Ющенко и Чернавкина опережает методологии маститых ученых.

Учреждение, по-прежнему, испытывает материально-технические трудности, проблемы с помещениями («условия, казалось бы, исключающие возможность плодотворной работы»). Вместе с тем в своем структурном подразделении Ющенко налаживает достаточно плодотворную работу, переключаясь на новую тематику, проводит переквалификацию сотрудников, в целом много занимается кадровыми вопросами; с научной точки зрения – организует совместные исследования морфологов, физиологов и клиницистов (в том числе для изучения симпатической нервной системы)330.

Научные результаты Ющенко положительно оцениваются директором ИВНД; в своей программной статье о деятельности Института в 1933 г. Н. И. Проппер пишет, что учреждение добилось «значительных успехов в направлении конструкции новых методик и изучения невро-физиологических закономерностей. Сюда относятся радиометодика и условные рефлексы, хронаксиметрия и изучение закона парабиоза и доминанты, достижения в оперативной методике <…>»331 (здесь явно отражается вклад консультанта физиологического отдела, профессора Л. Л. Васильева в формирование научных тематик Института, о чем мы говорили выше).

Как следует из программной статьи Н. И. Проппера, «радиометодику» готовы применять в качестве методологии научных исследований (физиологических экспериментов), для этого есть структурные, кадровые и финансовые ресурсы. Вместе с тем заметно некоторое снижение интенсивности развития биотелеметрической концепции. Более того, в течение 1933 г. отмечается снижение интереса самого А. А. Ющенко к «радиометодике».

В этом году он занимается проблематикой локализации дуги условного рефлекса, вновь работает над развитием методологий физиологического эксперимента. Однако теперь применяет не телекоммуникации, а разрабатывает методику хирургического вмешательства на лабораторном животном для создания возможности временного «выключения» тех или иных участков нервной системы за счет локального охлаждения. Именно эта научно-исследовательская работа становится для Ющенко приоритетной.

Также совместно с С. А. Харитоновым публикует критический анализ исследований корковых локализаций332. Сотрудничает с ведущим ученым-морфологом ИВНД – Николаем Федоровичем Поповым, изучая вопросы иннервации сердца333.

Характерно, что при подведении итогов 1933 г. Ющенко «радиометодику» даже не упоминает, преимущественно фокусируясь хирургической методике локального охлаждения мозга для хронического эксперимента334. Публикации биотелеметрического характера в этом году отсутствуют.

Такое развитие событий мы объясняем затруднениями или даже невозможностью дальнейшей технической реализации. Поясним, А. А. Ющенко была сформулирована теоретическая идея «радиометодики» (1930 г.); затем благодаря Л. А. Чернавкину сконструирована нужная радиоаппаратура и прибор для фиксации слюноотделения; разработанный комплекс достаточно эффективно применен в физиологических экспериментах В. Я. Кряжевым и С. А. Харитоновым (1931—1932 гг.).

Также проведены плохо задокументированные опыты с шагомером, микрофоном. Однако, как следует из очень осторожных сообщений об этом Ющенко и Чернавкина – результаты опытов не слишком успешны. Разработка иных приборов для фиксации физиологических параметров не ведется. Очевидно, что такие работы требовали значительных ресурсов, видимо недоступных в условиях постоянных структурных преобразований и организационных перипетий Института высшей нервной деятельности. Хотя, в 1933 г. и предполагались работы по биотелеметрии результатов электрофизиологического исследования головного мозга.

Отсутствие публикаций о «радиометодике» в 1933 и 1934 гг. позволяет утверждать, что с технологической точки зрения, работа Ющенко и Чернавкина зашла в тупик.

На этом фоне, концепция «радиометодики» все равно получает положительную оценку в научном сообществе. Обобщая итоги развития невропатологии за 15 лет академик Михаил Борисович Кроль пишет: «Весьма интересную и значительную модификацию методики условных рефлексов ввели научные сотрудники Ин-та высшей нервной деятельности в Москве, А. А. Ющенко и Л. А. Чернавкин, предложившие применить в ней радиоустановку. Антенна, прикрепленная к животному, посылает в приемник волны от звуков падения капель. Восприемник соединен с регистрирующим аппаратом, который одновременно записывает на вращающемся барабане и слюнотечение, и все движения животного, находящегося на свободе, а не в станке. Всем известно, какое влияние оказывает сам станок на высшую нервную деятельность, усыпляя нередко опытное животное. Радиоаппаратуру в настоящее время приспособляют для клинического применения»335.

Несколько раз в течение 1933 г. Ющенко исполняет обязанности директора ИВНД во время отпусков и иных отсутствий Н. И. Проппера336. Зимой А. А. Ющенко получает звание профессора337.

1934 год. В 1934 г. план работы ИВНД основан на «изучении человека во всей его многогранной деятельности», исследованиях физиологии и патологии органов чувств, гигиены человека338. В самом начале года на внутренней конференции звучит доклад «Ющенко А. А., Проппера, Куватова, Рампана „о морфологии, физиологии и патологии временного холодного выключения на коре больших полушарий“»339.

31 марта Ющенко представляет руководству Института («треугольнику») годовой план работы, включавший «ответственные задачи по переключение на изучение физиологии органов чувств»; была предусмотрена многомесячная научная командировка в Францию, Нидерланды и Великобританию…

«Нелепо и для всех неожиданно 2 апреля 1934 г. на линии между станциями Тарасовкой и Клязьмой был сшиблен поездом проф. А. А. Ющенко. Оборвалась жизнь коммуниста и научного исследователя»340.

Н. И. Проппер указывает два главных достижения Александра Александровича как ученого, его персональный вклад в науку: «радиометодика для изучения поведения в условиях свободного передвижения и методика температурной блокировки, позволяющая в хронических опытах на одном и том же животном проследить во времени влияние выключения и хода последовательного восстановления различных центров и путей нервной системы»341.

Со смертью А. А. Ющенко в начале 1934 г. развитие «радиометодики» вовсе прекращается. Из тем отдела физиологии и патологии органов чувств соответствующие вопросы исчезают342. В последующие годы В. Я. Кряжев продолжает изучать высшую нервную деятельность животных в условиях коллективного или социального эксперимента. Систематизировав соответствующие исследования за период 1926—1940 гг. он сообщил, в частности, что в 1929 г. для экспериментов использовалась запись слюноотделения «пневматическим путем», затем с помощью радиометодики (1931 г.), а позднее – «путем разработанной нами электролитной методики»343.

Научно-технический отдел учреждения поддерживает «установки для записи на расстоянии слюновыделения у животных»344, а С. А. Харитонов использует созданную аппаратуру для продолжения своих экспериментов (последняя публикация на эту тему появляется в 1937 г345); при этом аппаратура используется, но ни технического, ни методологического развития самой «радиометодики» больше нет. П. П. Пахомов совершенствует пробирку с электрической фиксацией слюноотделения, но от передачи данных по радио отказывается346.

В 1934 г., уже после гибели А. А. Ющенко, выходят статьи с его участием, посвященные критике фашизма и стирания граней между высшей нервной деятельностью человека и животных347, а также – проблемам локализации функций в головном мозге348.

О «радиометодике» в них не сообщается. В программу V Всесоюзного съезда физиологов, биохимиков и фармакологов (25—30 июня 1934 г., Москва) включен доклад Арский Х. Т., Долин А. О., Куватов Г. Г., Майоров Ф. П., Палатник С. А., Харитонов С. А., Ющенко А. А. «Сравнительное исследование высшей нервной деятельности обезьян»349.

Коллеги увековечивают память А. А. Ющенко. В 1934 г. «постановлением Дирекции, парторганизации и Месткома» ВИЭМ лаборатория сравнительной физиологии органов чувств Всесоюзного института экспериментальной медицины при СНК СССР получает имя

А. А. Ющенко350. Отметим, что «Лаборатория сравнительной физиологии органов чувств им. А. А. Ющенко» под руководством С. А. Харитонова фигурирует в научных публикациях (как организация авторов), но наименование в честь ученого не встречается в официальных публикациях о структуре ВИЭМ и в штатном расписании351. В 1936 г. выход из печати сборник «Проблемы физиологии и патологии органов чувств» (предисловие Проппера и 16 статей): «Настоящий первый сборник работ научных сотрудников отдела физиологии и патологии органов чувств ВИЭМ посвящается памяти профессора Александра Александровича Ющенко – организатора и первого руководителя физиологического отделения»352. Подготовка мемориального сборника была инициирована Н. И. Проппером в 1934 г.353 Спустя много лет, в 1963 г. профессор, специалист по электрофизиологии Оскар Яковлевич Боксер посвятит А. А. Ющенко свою монографию о радиорефлексометрии354.

Сочетание непреодолимого (безвременного ухода главного исследователя) и преодолимого (технологических затруднений) факторов привели к остановке прогресса научных исследований в области биотелеметрии до конца 1940-х гг.

Отметим, что в 1938 г. в СССР была создана «телерадиоустановка» (К. Земляков, Д. Иванов, Т. Федоров), позволяющая дистанционно фиксировать работу сердца (фонокардиограмму) в условиях физиологического эксперимента355. Однако передача осуществлялась по проводам, что полностью нивелировало идею фиксации физиологических параметров у свободно передвигающегося человека в условиях естественной активности.

Лишь в конце 1940-х гг. и в СССР, и в США появились новые научные разработки в области биотелеметрии356.

В СССР соответствующие исследования вновь появились в 1947 г., применительно к методологии физиологического эксперимента. К этому времени уже достаточно долго развивалось такое методическое направление физиологии, как хронореакциометрия или рефлексометрия – временной анализ рефлексов в ходе экспериментов, требовавший немедленное получение исследователем информации о скорости их протекания. В конце 40-х гг. ХХ в. эта отрасль значительно отставала от запросов науки и практики, в распоряжении ученых были только инерционные механические и электромеханические устройства, отличающиеся низкой точностью и практически не адаптируемые к разным методикам экспериментов. Преодолеть конструктивные несовершенства и ограничения этого поколения приборов позволили электронные и радиоэлектронные устройства. Более того, «достижения современной электроники, радиотелеметрии и кибернетики, опыт, накопленный при конструировании электронно-вычислительной аппаратуры и счетных устройств»357 создали условия для возникновения нового направления – радиорефлексометрии.

В СССР развитие этой сферы связано с именем Оскара Яковлевича Боксера (р.1919), доктора медицинских наук, профессора Ивановского государственного медицинского института, талантливого изобретателя. Формируемые им научные группы (микрообъединения) на протяжении целого ряда лет создали целую серию приборов для измерения реакций и рефлексов при проведении физиологических экспериментов – телехронорефлексометров (ТХР). Первое успешное применение ТХР состоялось в 1948 г., когда О. Я. Боксер, В. П. Шитов и Э. Б. Элькин успешно применили такой прибор для радиотелеметрических исследований скрытого периода двигательной и словесной реакции у пилотов самолетов непосредственно в полете (эти исследования велись в период 1951—1954 гг.358

В 1950 г. на основе промышленно выпускаемых счетных устройств созданы приборы, обеспечивающие большинство применяемых на тот момент хронорефлексометрических методик, а также – что особенно важно – «ряд новых приемов и возможностей в условиях проводной и радиосвязи между экспериментатором и объектом исследования». Эта работа велась О. Я. Боксером в соавторстве с П. Н. Карпенко, М. Н. Клевцовым, П. И. Румянцевым,

Ф. К. Гертманом. Были сконструированы телехронорефлексометры ТХР-56 и ТХР-56С. Первый из них поступил в серийное производство, периодически модернизировался. Второй – остался на уровне опытной промышленной партии из-за технических несовершенств, признаваемых самими авторами. В 1956—1959 гг. сконструирован универсальный ТХР с точным электронным времяизмеритальным прибором, получивший наименование «радиорефлексометр» (РРМ). Соответствующий прибор (РРМ-59, модернизированный РРМ-59М) также пошел в серийное производство. Следующая модель РРМ-62 обеспечивала не только временной анализ непосредственных и словесных реакций, но и их биоэлектрических компонентов, а модель РРМ-Ц – исследование одно-, многоэлементных и цепных рефлексов359.

Важно подчеркнуть, что научные группы О. Я. Боксера не занимались исключительно конструированием. Добившись высокого качества и надежности приборов (создав, по выражению профессора А. Н. Леонтьева «промышленные рефлексометры»360, ученые параллельно развивали и улучшали методологии физиологического эксперимента. Уникальная техническая база позволила создать принципиально новые методики: определение скрытого периода активного торможения начавшейся реакции, экстренного временного анализа биоэлектрического компонента рефлексов, автоматического измерения цепных реакций и т. д.

Апробация приборов в период 1950—1962 гг. Проводилась в физиологической лаборатории неврологической клиники «вначале Саратовского, а затем Ивановского медицинского институтов» и в лабораториях физиологии труда. Физиологические эксперименты проводились на лабораторных животных, с участием людей, как здоровых, так и страдающих неврологическими заболеваниями. «Исследования проводились с опытными и промышленными образцами теле- и радиорефлексометров в условиях проводной и радиосвязи. Они, а также предложенные нами методы исследования, проходили длительные и всесторонние испытания»361. Предложенные радиотелеметрические системы и методы их применения позволяли на качественно новом уровне изучать словесные и двигательные, дыхательные, оборонительные, цепные реакции, определять скрытый период торможения и осуществлять временной анализ биоэлектрического компонента реакций. Примечательно наличие решений по реализации голосового управления исполнительными механизмами радиорефлексометров362. Серийно выпускаемые приборы применялись разными научными коллективами. Радиорефлексометрия с применением аппаратуры и методологии О. Я. Боксера применялась для исследования состояния здоровья первых космонавтов – Ю. Гагарина, Г. Титова.

Результаты многолетних опытно-конструкторских и «систематических клинико-физиологических исследований» были обобщены в 20 монографиях, около 300 статей, диссертации самого О. Я. Боксера. На большинство приборов получены около 55 авторских свидетельств и патентов. Разработки многократно представлялись на выставках (в том числе в США, Италии, Мексике, Югославии, на Кубе), отмечены медалями ВДНХ СССР. Отметим, также что перу О. Я. Боксера принадлежат литературоведческие и поэтические книги, сборники стихов, посвященных науке. Подробно история научных исследований О. Я. Боксера и радиорефлексометрии изложены в двух монографиях363. В контексте нашей работы мы не считаем необходимым проводить дополнительное или более углубленное исследование. В процитированных монографиях представлены достаточно полные данные. Разработки научной группы О. Я. Боксера, безусловно, базировались на биотелеметрическом подходе. Вместе с тем они имели очень узкую направленность, можно сказать исключительную фокусировку на экспериментальные психофизиологические исследования в лабораторных условиях. С одной стороны, О. Я. Боксер реализовал концепцию А. А. Ющенко – осуществление физиологического эксперимента в условиях свободного перемещения исследуемого биологического объекта. С другой стороны, «стены» лаборатории разработки О. Я. Боксера не перешагнули ни по сути, ни концептуально. Приборы обеспечивали дистанционные измерения сугубо в рамках экспериментов. В то время, как Ющенко указывал на возможность применения «радиометодики» в решении самых разных научных задач, в том числе прикладных, вне лабораторий и с включением различных измерительных и диагностических приборов.

Радиорефлексометрия рассматривается нами как дискретное ответвление биотелеметрии, история которого, в определенной мере, уже изучена.

В 1948 г. в США сотрудники частного исследовательского центра «Jackson Memorial Laboratory» Дж. Л. Фуллер (J. L. Fuller364) и Т. М. Гордон (T. M. Gordon) опубликовали научную статью365, в которой фактически повторили концепцию «радиометодики». В своих предыдущих физиологических экспериментах ученые обнаружили, что на параметры жизнедеятельности подопытных животных влияют самые разные раздражители, вплоть до факта присутствия или отсутствия в помещении собственно экспериментатора366. Отсюда последовал вывод о необходимости наблюдения за подопытными животными в условиях естественной активности. Для этого было предложено «устройство для передачи по радио дыхания, пульса или иных механических сигналов, воспринимаемых индуктивным датчиком, который включен в передающий контур и меняет частоту передатчика»367. Ученые апробировали свою разработку, достаточно успешно транслировав показатели сердечной и дыхательной деятельности человека и собаки. Однако сообщили, что «Качество радиоиндуктографа в полной мере не исследовано». Более к этой теме исследователи не возвращались, в позднейших статьях J. L. Fuller (как ведущего исследователя) ничего о применении телеметрического подхода не говорится.

Таким образом, «радиометодика» – это появившаяся в СССР в 1930 г. фундаментальная идея, теоретическая концепция динамической биотелеметрии (то есть методологии исследований физиологических параметров биологических объектов, находящихся в естественных условиях, а для человека – в том числе в условиях активного физического или умственного труда).

«Радиометодика» подразумевала создание технологического комплекса из: размещаемого на исследуемом биологическом объекте прибора, фиксирующего тот или иной физиологический параметр; радиоаппаратуры для исключительно беспроводной передачи

и приема соответствующих параметров; средств фиксации транслируемых по радио данных. Автором концепции является руководитель физиологического отдела Института высшей нервной деятельности Коммунистической академии Александр Александрович Ющенко. Технологическая реализация выполнена младшим научным сотрудником – конструктором Леонидом Алексеевичем Чернавкиным; как метод научного познания концепция применена в сериях физиологических экспериментов научными сотрудниками указанного отдела В. Я. Кряжевым (1931 г.) и С. А. Харитоновым (1932 г.).

Научные исследования в области «радиометодики» проводились в Институте высшей нервной деятельности (г. Москва) в период 1930—1933 гг. Начальный уровень институционализации соответствующих исследований отмечается в 1930 г. В этот момент формируется микрообъединение в составе врача-физиолога А. А. Ющенко и инженера Л. А. Чернавкина. Получены первые научные результаты, достаточно оптимистичные для формирования макрообъединения – научной группы на базе структурного подразделения Института, возглавляемого Ющенко. Формальное структурирование научных исследований в области «радиометодики» в 1931 г. включало официальное утверждение научной тематики и конкретных научно-исследовательских работ в плане учреждения, формирования научного коллектива (специальных «бригад»), обеспечение финансирования. Такой высокий темп организации научных исследований под руководством А. А. Ющенко может быть расценен как признание его концепции и результатов в аспекте развития «новой науки» и решения стратегических научных задач ИВНД и Комакадемии. Обращает на себя внимание и факт публичного признания научной деятельности коллектива А. А. Ющенко – выдвижения результатов научно-исследовательской работы на премию Комиссии содействия ученым при Совете Народных Комиссаров СССР.

В 1932 г. публикуются основные научные результаты, высоко оцененные руководством Института. «Радиометодика» успешно используется в физиологических экспериментах с использованием животных. Для ликвидации «механистического» переноса научных результатов – ее пытаются применять для изучения физиологии человека (в том числе в специально созданной лаборатории при первом государственном автомобильном заводе им. И. В. Сталина). Отсутствие публикаций результатов таких исследований мы расцениваем как косвенный признак обоснованных технологических затруднений, появившихся у научной группы Ющенко в процессе развития «радиометодики». Лишь сопоставляя эту ситуацию с позднейшей деятельностью научных объединений, развивающих биотелеметрию в 1950—1970-е гг., можно понять, какой объем различных ресурсов и времени был необходим для преодоления технологических затруднений368.

В мире научный приоритет в развитии динамической биотелеметрии принадлежит СССР.

В ответ на запрос практики (потребности физиологического эксперимента в особом научном и социальном контексте) была сконструирована первая в мире биотелеметрическая аппаратура и предложены способы ее применения. Здесь фиксируется галисоновская «зона обмена» первого уровня: объединение биомедицинских и инженерно-технических знаний обеспечило положительный результат. В этот момент биотелеметрия являлась объектом научных исследований. Далее, в рамках этого же макрообъединения, произошел качественный переход: «радиометодика» стала применяться как метод физиологического эксперимента, что позволило получить принципиально новые знания о рефлексах и нервной деятельности животных. Ключевым теоретическим достижением научной группы под руководством

А. А. Ющенко следует считать обоснование необходимости развития биотелеметрии применительно к исследованиям человека. Отмечается формальное структурирование деятельности научной группы на уровне отдельного учреждения, что позволяет условно оценить уровень институционализации в данном случае как средний. Трагичный характер завершения деятельности научной группы не позволяет надежно проследить формирование и тип «зоны обмена» второго уровня.

ГЛАВА 4. НАУЧНОЕ РАЗВИТИЕ БИОТЕЛЕМЕТРИИ В 1950—1980-е гг.

В глубине человека заложена творческая сила, которая способна создать то, что должно быть, которая не даст нам покоя и отдыха, пока мы не выразим это вне нас тем или иным способом.

И. В. Гете

4.1. Траектории развития исследовательских направлений и формирования научных объединений

В 1950-е – 1970-е гг. биорадиотелеметрия становится объектом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ многочисленных ученых по всему миру. Количество опубликованных в этот период соответствующих научных статей в журналах, индексируемых только биомедицинскими библиографическими системами, насчитывает сотни. Например, биотелеметрией сердечно-сосудистых сокращений (пульса) занимались в СССР И. К. Сибуль с соавт., К. Ч. Шарипов с соавт., И. Р. Тиновский, в США – V. Seliger et al., в ФРГ – H. Bauer; электрокардиограммы: в СССР – С. Х. Татоян с соавт., З. Н. Усманов с соавт., Ю. М. Мисник с соавт., В. М. Тумаков с соавт., в ГДР – M. H. Ellestad, L. Bassan, в США G. Straneo, K. I. Furman, T. Winsor, J. S. Hanson et al., в Великобритании – D. W. Hill, в Японии – T. Nagasaka, в Польше – Tejerina Raygana; функций и параметры дыхания – в СССР Ю. Н. Каменский, в США – L. Lewillie, M. J. Lota. Также велись исследования биотелеметрии электромиографии (W. H. Ko, M. L. Moore, A. Kuck, R. E. George, K. R. Simmons, H. Murooka), энцефалографии (J. R. Hughes et al.), фотоплетизмограммы (J. W. Jones), температуры тела (J. E. Morhardt), реограммы (В. М. Большов), артериального давления (G. A. Bradfute), внутриротового давления (W. L. Kydd), оксигемограммы (В. С. Гангус с соавт., М. С. Ивинский с соавт.).