Морфологические исследования зависимости структуры головного мозга (поле IV) от степени поражения вирусом простого герпеса (ВПГ) и построение по полученным данным математической модели заболевания

ВВЕДЕНИЕ . Среди известных науке 500 разновидностей болезнетворных для человека вирусов вирус простого , или обычного герпеса (ВПГ )- один из самых распростран енных . В последние годы герпетическая инфекция , обусловленная ВПГ , привлекает все большее внимание как медицинской , так и немедицинской общественности . Это связано с тем , что герпес , известный с давних времен как малораспространенное и малозначащее заболе в ание , характеризовавшееся высыпанием на губах и крыльях носа болезненных пузырьков , в последнее время значительно расширил свое значение в патологии человека . Повышенный интерес к герпетической инфекции обусловлен так же рядом других причин и прежде всего тем , что ныне она распространена в самых различных районах мира , поражая до 95% процентов населения , а вызывающий ее вирус способен поражать практически все органы и системы человеческого организма и вызывать различные формы инфекции - острую , латентную и х ронически рецидивирующую . Клинически герпес протекает как разнообразное , сложное и нередко тяжелое заболевание с поражением многих органов и тканей , что позволяет рассматривать его как общее системное заболевание организма . В последние годы стали накапли в аться данные о возможном участии ВПГ в развитии некоторых онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний человека. Одним из перспективных направлений является исследование геометрических характеристик клеток , пораженных ВПГ . Использование традиционных проекционных методов не дает качественных результатов , поэтому более точной и эффективной является компьютерная обработка изображений . В наше время в медицине и научных исследованиях широко используют компьютеры, которые стали непременным атрибутом самых различных технических комплексов . Это касается и современных систем управления и сбора данных , контрольно-измерительного и лабораторного оборудования , т.е . любых комплексов , основной задачей которых является обработка и интерпретация информации , поступаю щ ей из "внешнего мира ". Большинство этих устройств имеет дело с изображениями , получаемыми тем или иным образом , поэтому актуальной становится задача обработки и анализа изображений . Методы обработки изображений сейчас играют значительную роль , особенно пр и разработке систем искусственного интеллекта и технического зрения . Процесс обработки изображений состоит из трех основных шагов : ввод , обработка и анализ изображения . Ввод изображения включает улучшение формы сигнала для уменьшения шума , преобразование с игнала из аналоговой формы в цифровую и запоминание изображения . После этапа ввода начинается этап обработки изображения . Анализ изображения представляет собой идентификацию объектов и получение их количественных и качественных характеристик. В основу ра боты было положено исследование поражения вирусом простого герпеса ЦНС методом компьютерного анализа изображений . Целью работы является изучение геометрических характеристик пораженных клеток , измерение зависимости этих характеристик от длительности заб о левания . Также ставил aсь задача на основе полученных результатов получить систему уравнений , описывающую модель течения заболевания. В первой главе дипломной работы дана краткая характеристика свойств вируса , описана его роль в патологии человека . Рассмо т pены особенности поражения вирусом простого герпеса нервной системы. Во второй гл aве описываются основные методы изучения нервных тканей , рассматривается методика исследования клеток , пораженных ВПГ . Приводятся основные принципы и методы математической обработки изображений , дается описание системы ввода изображений “Биоскан-АТ” В третьей главе описана методика экспериментов , приведены результаты и проведен их анализ . На основе полученных результатов построена система уравнений , описывающая модель тече ния заболевания . ГЛАВА 1. Герпес и его роль в патологии человека. Среди вирусных заболеваний герпес занимает одно из веду щих мест . Это обусловлено повсеместным распространением ви руса простого герпеса , многообразием клинических про явлений заболева ния и , как правило , хроническим его течением , а также различными путями передачи возбудителя инфекции . Герпес может сопровождаться поражениями ЦНС (энцефалит , миелит , энцефаломиелит ), глаз (кератит , кератоконъюнктивит , увеит ), печени (гепатит новорожденны х и взрослых ), слизистых оболочек (стоматит , афтозные язвы , поражение гениталий ) и кожных покровов (экзема , везикулярные высыпания ). По дан ным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ ), заболева ния , обусловленные ВПГ , занимают второе место (15,8%) посл е гриппа (35,8%) как причина смертности от вирусных инфекций Следует отметить уже выявленную этиологическую и патогенетическую роль ВПГ (особенно ВПГ типа 2 - ВПГ 2) при раке шейки матки , что предопреде ляет онкологический аспект проблемы . На территории быв шего СССР по данным , собранным вирусологами и специалистами по кожным , глазным и стоматологическим заболеваниям , число только госпитализированных в стационары больных превышает 2,5 млн . в год . Значительно больше больных лечатся в амбулаториях и поликлиник а х . Герпес (от греч , herpes - лихорадка ) - самая распростра ненная вирусная инфекция человека , длительно существующая в организме , преимущественно в латентной форме . Было установлено , что , кроме вируса , поражающего челове ка , удается выделить из органов и материалов от больных жи вотных сходные по морфологии и физико-химическим свойствам вирусы , поражающие только животных Впервые ВПГ был обнаружен в жидкости элементов герпетических поражений в 1912 году , а условия его пассирования на чувствительных видах лабораторных животных и культурах клеток отработаны позднее . Это позволило получать достаточно большие количества вируса для изучения структуры и свойств ВПГ , а также разработать методы индикации возбудителя для установления эпидемиологических особенносте й этой инфекции. 1.1. Краткая характеристика свойств вируса. Вирион ВПГ имеет форму , близкую к сферической , и характеризуется выраженным плеоморфизмом и значительными колебаниями в размерах (170-210 нанометров ). Он содержит линейную непрерывную двухцепоче чную ДНК (6,5%), белок (70%), фосфолипиды (20%), углеводы (1,6%) и имеет массу примерно 10 -15 граммов . Структура генома ВПГ является необычной для ДНК-содержащих вирусов . В составе ДНК обнаружены 2 типа повторов (концевые и внутренние ), которые разделяют е е на два уникальных ковалентно связанных сегмента (короткий и длинный ). Вирусные геном и ассоциированные с ним белки (нуклеоид ) заключены в икосаэдрическую белковую капсулу (капсид ), состоящую из 162 капсомеров , которая в свою очередь имеет внешнюю липопр о теидную оболочку , происходящую из модифицированной мембраны ядра клетки-хозяина . В липопротеидную оболочку встроены 5-6 вирусных гликопротеидов , отсутствующих в ядерной и цитоплазматической мембранах неинфицированных клеток . Гликопротеиды обеспечивают при к репление к клетке , проникновение в нее . Они изменяют антигенный состав поверхности инфицированной клетки , что важно в патогенезе инфекции и для индукции иммунного ответа (рис . 1). По данным ряда авторов , в составе вириона имеется от 24 до 33 структурных б елков . Сравнительное изучение белков и ДНК вирусных изолятов , их биологических свойств , а также путей передачи вируса в естественных условиях позволили условно выделить два типа ВПГ - ВПГ -1 и ВПГ -2. Несмотря на имеющиеся различия , представители обоих типо в вируса имеют общие группоспецифические антигенные детерминанты . Наличие антигенных связей между штаммами ВПГ первого и второго типов требует определенной осторожности при идентификации выделяемых вирусов и интерпретации результатов сероэпидемиологических и диагностических исследований . Более того , общие с ВПГ антигенные детерминанты выявлены у всех патогенных для человека представителей семейства герпесвирусов : вирусов ветряной оспы - герпеса зостер и Эпштейна - Барра , цитомегаловируса и обезьяньего герпе с вируса В , что также необходимо учитывать при эпидемиологических исследованиях . 1.1.1.Физико-химическая характеристика. Физико-химическая характеристика ВПГ изучена достаточно полно . Вирус чувствителен к высушиванию и тепловому воздействию : он инактивир уется при 50-52 0 С в течение 30 минут , а при 37°С - в течение 10 часов . Однако имеются данные , что ряд штаммов вирусов первого и второго типов не полностью инактивируется даже при 56 0 С в течение 1 часа и при 70 °С в течение 30 минут . При изучении различных факторов , влияющих на термостабильность вируса , показано , что при добавлении в сре ду Na 2 SO 4 , Na 2 HPO 4, увеличивается термостабильность , а при добавлении MgCl 2, MgSО 4 , NaCI, КН 2 РО 4 и KCI она резко уменьшается . Вирус , ресуспендированный в водной среде , со д ержащей аминокислоты или белок , был более стабилен . Наи большая термостабильность вируса наблюдалась при рН 6,5-6,9. С другой стороны , ВПГ устойчив к воздействию низких температур и сохраняет биологическую активность 1-2 года при -24 0 С . Вирус устойчив пр и 4°С в 5% растворе глицерина . Применение снятого молока позволяет сохранить инфекционный титр вируса без его изменения в течение 5 мес . при -70°С . В связи с тем что вирионы ВПГ более чем на 20% состоят из липидов ( при чем все липиды локализованы в оболо чке ), они легко разрушаются под действием эфира , спирта и других органических растворителей (ацетон , хлороформ и др .), детергентов , протеолитических ферментов (например , трипсина ). Вирус весьма устойчив к ультразвуку , а также к повторному за мораживанию и оттаиванию . Наличие дивалентных катионов и рН среды менее 6,8 увеличивает инактивацию штаммов ВПГ при воздействии теплом . Облучение ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами может разрушить вирус даже при небольших дозах воздейст вия . Аналогичное влияние оказывает и фотодинамическое воз действие красок . Штаммы ВПГ хорошо переносят лиофилизацию и в высушенном виде сохраняют ак тивность в течение 10 лет и более . Хорошо сохраняется вирус в тканях животных в 50% растворе глицерина . ВПГ способен размножаться п рактически во всех известных линиях клеток позвоночных . При заражении чувствительных культур клеток , интенсивно размножаясь (до 50 000 -200 000 вирионов на клетку ), вирус подавляет синтез клеточных макромолекул , что приводит к гибели клеток . В ходе эволю ц ии ВПГ выработал способность не только индуцировать в инфицированной . клетке синтез необходимых для его репродукции ферментов , но и координировать оптимальную активность особых ферментных состояний клетки (в том числе фазового характера ), необходимых для г енерации вируса , а также угнетать и даже полностью прекращать биосинтез клеточных ферментов , которые не используются для его воспроизводства . В составе ВПГ не най дены РНК - или ДНК- полимеразы , но ферменты , ассоциирован ные с мембранами , такие , например , ка к протеинкиназа , бы ли обнаружены и могут быть вирусспецифическими . ДНК ВПГ , как показали исследования , инфекционна . 1.1.2. Морфология и внутриклеточное развитие. Морфогенез ВПГ можно представить следующим образом . В процессе размножения вируса исходная вирусная ДНК поступает в ядро ; в ядре клетки происходит транскрипция вирионной ДНК , образуются крупные вирусспецифические мРНК , которые мигрируют в цитоплазму , расщепляются на более мелкие мРНК , ассоциирующиеся с рибосомами и формирующие полирибосомы . По с ле синтеза структурные полипептиды транспортируются в ядро и ассоциируют с вирусной ДНК , формируя капсид вириона . Гликопротеиды , участвующие в образовании наружной оболочки вириона , встраиваются в состав ядерных и цитоплазматических мембран , заменяя клето ч ные белки , синтез которых в зараженной клетке подавлен . Нуклеокапсиды , выходя из клетки через специфически измененные участки ядерной и цитоплазматической мембран , захватывают их в качестве наружной оболочки вириона ВПГ . Продолжительность цикла репродукци и ВПГ составляет около 10 часов . Помимо деструктивного эффекта на клетки при острой инфекции , ВПГ может оказывать трансформирующее действие . Оболочка частиц имеет разнообразную форму . Иногда она по в торяет гексагональную проекцию капсида . Ее диаметр ко л ебле тся от 170 до 210 нм . В некоторых случаях наблюдаются 2 и более нуклеокапсида , заключенных в общую оболочку . Часто оболочка бывает разрушенной , а у многих частиц отсутствует . П оследние условно названы “голыми” . Капсид частиц в проек ц ии имеет гексагональную форму со средним диаметром 160 нм . К аждая грань его - равносторонний треугольник , построенный из 15 субъединиц-капсомеров , уложенных с интервалом около 3 нм . Сторона каждого треугольника (ребро икосаэдра ) составле н а из 5 капсомеров . Каждая из 12 вершин о бразована 1 капсо м ером , окруженным 5 соседними . Все другие капсомеры , состав ля ющие грани треугольников , окружены 5 соседними . Каждый к апсомер имеет форму удлиненной призмы . В поперечном сечении на вершинах икосаэдра они пе нтагональные . Остальные капсомеры , составляющие поверхность капсида , - гексагональные с внутренним отверстием око ло 4 нм . Таким образом , капсид вируса герпеса составлен из .62 капсомеров , уложенных с симметрией 5:3:2 . Н а основании ряда согласующихся в общих чертах наблюдений установлено , что прикрепление ВПГ к клеткам происходит довольно медленно , время при этом часто трудно измери мо . Вирус непрочно прикрепляется к клеткам , поэтому около 50% его всегда можно отделить различными способами . В месте адсорбции клеточная стенка образует сво еобразный “карман” , который затем превращается в вакуоль и таким об разом вирус оказывается в цитоплазме . Далее следует процесс дезинтеграции вируса , конечным его результатом является осво бождение нуклеиновой кислоты от белков внешних оболочек . В течени е 10-12 ч после заражения в клетках не удается обнаружить каких-либо характерных признаков форми рования вируса . В это время происходит образование структур ных вирусных белков и нуклеиновых кислот , из которых в даль нейшем происходит организация нуклеинов о й кислоты и капсомеров в единую структуру , условно называемую нуклеокапсидом , или виронуклеоном . Считают , что это происходит , по-ви димому , по принципу самосборки и осуществляется с помощью физико-химических процессов . По-видимому , нарушение процес сов сбо рки приводит к формированию неполноценных форм ви руса . Развитие герпеса сопровождается образованием внутриядер ных включений . Эти образования рассматриваются некоторыми исследователями как место собирания вируса . Данные литературы позволили предположит ь несколько воз можных путей формирования включений . Известно , например , что вирусное потомство включает не более 20% вновь синтезиро ванной ДНК и около 35% белка . Исходя из этих данных , мож но считать , что та часть нуклеиновой кислоты и структурных белков , которая остается неиспользованной при формирований вируса , и может образовывать включения . ВПГ вызывает постепенное подавление макромолекулярных синтезов в клетке . Свидетельством разрушения клеточной ДНК являются пов ре ждения х р омосом . 1.1.3. Эпидемиол огия герпетической инфекции. Герпетическая инфекция является примером пожизненного носительства человеком популяции ВПГ , который может передаваться в периоды обострения как вертикальным , так и горизонтальным путем . Распространение герпетической инфекци и не только в странах Европы , Азии н Америки , но и среди коренного населения таких малоосвоенных европейцами территории , как глубинные районы Новой Гвинеи , свидетельствуют о том , что герпес - древняя болезнь человека . В естественных условиях источником инф е кции является только человек . После первичной инфекции ВПГ пожизненно персистирует в организме в латентной форме , а воздействие разнообразных факторов (переохлаждение , инсоляция , лихорадка , эмоциональные расстройства , бактериальные и вирусные инфекции л д р .) может вызывать реактивацию латентного ВПГ с развитием рецидивов заболевания . При этом экскреция вируса происходит из ганглиев (тройничного нерва , из крестцовых ганглиев и др .) в результате временного прекращения латенции . Длительность периода , на протя ж ении которого возникают рецидивы , обеспечивает выживание ВПГ даже в небольших изолированных популяциях населения . Восприимчивость населения к ВПГ необычайно высока . Первичное заражение обычно происходит внутриутробно , в раннем возрасте и у большинства про текает бессимптомно , оставляя после себя выраженный гуморальный иммунитет , который , однако , из-за персистенции ВПГ в организме нестерилен . Входные ворота ВПГ - неповрежденные или травмированные кожные покровы н слизистые оболочки губ и ротовой полости , же л удочно-кишечного тракта , носа и конъюнктивы , гениталий . Возможна как вертикальная (врожденная ; трансплацентарная инфекция ), так и горизонтальная передача , осуществляемая контактно-бытовым и воздушно-капельным путем . Передача ВПГ путем прямого контакта пре д полагает физическую близость : ВПГ -1 чаще всего передается при поцелуе , со слюной , а ВПГ -2-в основном половым путем . Определенное эпидемиологическое значение в распространении герпетической инфекции имеют различного рода медицинские манипуляции . Так , совре менные сложные хирургические операции , особенно пересадки органов и костного мозга , сопровождающиеся массивными переливаниями свежей крови , а также длительная иммунодепрессивная и лучевая терапия нередко приводят либо к активации латентной ВПГ-инфекции , л и бо к первичному заражению больных при контакте с вирусоносителями или инфицированными материалами . Возможно также развитие внутрибольничных вспышек инфекции , особенно в палатах интенсивной терапии , отделениях недоношенных и новорожденных . Снижение резисте н тности находящихся в таких палатах больных , постоянный контакт их с обслуживающим персоналом и частота различных инструментальных вмешательств - факторы , предрасполагающие к горизонтальному распространению герпетической инфекции . 1.2. Патогенез и лаборат орная диагностика. Первичный герпес почти у 80 процентов больных протекает бессимптомно . Чаще наблюдается доброкачественное течение заболева ния , которое заканчивается клиническим выздоровлением . Обыч но через несколько дней после начала заражения в сыв оротке крови появляются специфические антитела . У более 85% детей 3-летнего возраста имеются вируснейтрализующие антитела . При этом в течение всей последующей жизни отмечается нали чие антител в сыворотке крови людей , которые не всегда защи щают от вторичн ого или рецидивирующего проявления герпеса . Попав в организм , ВПГ сохраняется на протяжении всей жизни , периодически вызывая рецидивы болезни , которые , как и при первичном герпесе , протекают с разной тяжестью и с раз личной локализацией поражений . Кроме а нтител , в патогенезе герпеса в качестве защитных факторов играет роль так называемый клеточный иммунитет , при котором имеет значение адсорбция вируса на клеточных эле ментах , подавление репродукции вируса интерфероном и други ми ингибиторами , а так же выв едение вируса из организма раз личными путями . После первичного контакта ор ганизма с вирусом инфекция находится в “дремлющем” состо янии или происходит новое экзогенное заражение вирусом . Ви рус , концентрируясь на границе первичного поражения (чаще всего на лице , в области губ ), снова вызывает картину герпетических изменений . ВПГ после первичного заражения сохраняется в ла тентном состоянии в мозге человека вследствие его высокой нейротропности . Покоящий ся вирус в результате активизации (например , при повышении температуры ) может вызвать развитие энцефалита у человека . Вирус , попав в организм ребенка , сохраняется в латентном состоянии всю жизнь , а иногда без проявления рецидивов бывает причиной возникновения энцефалита . Многочисленные эксперимента льные и клинические работы по изучению патогенеза герпетической инфекции свидетельствуют о том , что : n во-первых , ведущим биологическим механизмом , обеспечивающим персистенцию вируса на протяжении всей жизни в организме человека после первого заражения и особенности течения инфекции , является латенция ВПГ ; n во-вторых , значительный полиморфизм клинических проявлений герпеса , поражение многих органов и тканей позволяют рассматривать его как общее системное заболевание организма . Клинический полиморф изм герпетической инфекции обусловлен не только штаммовыми особенностями ВПГ или локализацией герпетического поражения , но и физиологическим состоянием организма , его иммунным ответом на проникновение и персистенцию вируса . 1..2.1. Первичная инфекция. Первичная инфекция-это первичное заражение человека ВПГ любого серотипа . Как уже отмечалось , происходит это в основном в раннем детском возрасте и у 80% больных протекает бессимптомно . Входными воротами инфекции являются слизистые оболочки и кожа . Инкуб ационный период колеблется от 1 до 26 суток (в среднем 6-8 дней ). ВПГ размножается на месте первичной инокуляции , где образуются везикулярные высыпания . Затем независимо от механизма заражения развивается первичная вирусемия . При этом в гематогенном распр о странении вируса важную роль играют эритроциты и лейкоциты . В последних ВПГ может персистировать длительное время . Гематогенная диссеминация вируса может привести к развитию генерализованного герпеса , особенно у лиц с первичными или вторичными иммунодефиц и тами . Концентрация ВПГ в крови при генерализованном герпесе может достигать высоких показателей (10 6 инфекционных единиц на 1 миллилитр крови ). После первичной вирусемии ВПГ активно размножается в чувствительных внутренних органах и тканях , в которые он пр оникает через барьер капилляров , по-видимому , путем диапедеза . Массивный выброс вируса из пораженных органов и тканей в кровеносное русло приводит к развитию вторичной вирусемии и острой стадии герпетической инфекции . Длительность острой стадии обычно кол е блется 7-14 дней . В большинстве случаев у лиц , перенесших острую стадию первичной герпетической инфекции , наступает полное клиническое выздоровление и в организме вырабатываются специфические антитела , которые , однако , не освобождают организм от вируса . П е рвичное заражение помимо гуморального стимулирует также и клеточный иммунный ответ . Первичная герпетическая инфекция независимо от клинической формы проявления и места локализации поражения сопровождается проникновением ВПГ в ганглии дорсальных корешков и реже - в вегетативные ганглии и завершается их острой инфекцией с последующим установлением латентности в нейронах . 1.2.2. Латентная инфекция . Латентная инфекция-это присутствие ВПГ в неинфекционной форме в какой-либо ткани , в которой может быть и ндуцирована его репликация специфическими стимулами . В формировании латентной герпетической инфекции решающую роль играет распространение вируса по нервным путям . Так , после прикрепления к нервным окончаниям вирионы ВПГ транспортируются внутри аксонов со скоростью до 1,5 миллиметра в час . Механизмы перехода острой герпетической инфекции в латентную , как и форма , в которой ВПГ способен к существованию в таком состоянии , точно не установлены . Известно , что этот переход обусловлен действием ряда факторов к а к со стороны вируса , так и организма хозяина , выработавшихся в течение длительной эволюции их взаимоотношений . В настоящее время наибольшее признание имеют две гипотезы - “статическая” и “динамическая” . Согласно первой , геном ВПГ способен под действием кл е точных факторов (возможно , интерферона ) сохраняться в нереплицирующихся нейронах ганглия . Согласно второй - латентная инфекция не связана с каким-то особым состоянием ВПГ , а представляет своеобразный вяло протекающий процесс . В любом случае нарушение ра вновесия между клеткой и вирусом под влиянием провоцирующих факторов приводит к увеличению репликации ВПГ , что выражается в различных клинических проявлениях - обострении инфекции . Затем между вирусом и клеткой устанавливается новое равновесие , в результа т е чего образование ВПГ прекращается до тех пор , пока какой-нибудь провоцирующий фактор снова не нарушит этого сбалансированного состояния . Латентную инфекцию дифференцируют от острой (первичной или возвратной ) на основании того , что в последнем случае ВПГ легко можно выделить из образцов исследуемых тканей . Таким образом , латентную инфекцию можно определить как своеобразную форму взаимоотношений вируса , клетки и организма , при которой все известные нам защитные факторы оказываются не в состоянии полностью ликвидировать патологический процесс , а ВПГ , длительно персистируя в клетках хозяина , не вызывает их значительной деструкции . 1.2.3. Возвратная инфекция. Наряду с латенцией характерной особенностью патогенеза герпетической инфекции является способнос ть к реактивации латентного ВПГ и развитию рецидива заболевания (возвратная инфекция ). Возвратная инфекция характеризуется наличием ВПГ на поверхностях тела или в секретах в результате реактивации латентного вируса . Установлено , что у 75% лиц , перенесших первичную герпетическую инфекцию , в течение всей жизни отмечаются рецидивы , несмотря на высокий уровень иммунного ответа . При рецидивах герпетических поражений возникающие местные признаки и симптомы заболевания менее выражены , быстрее проходят и , за искл ю чением отдельных форм (например , герпетического энцефалита , гепатита , генерализованной инфекции ), реже сопровождаются общими клиническими проявлениями , чем при первичной инфекции . Отчасти это объясняется тем , что заболевание развивается на фоне имеющегося специфического иммунитета . Механизмы реактивации герпетической инфекции изучены недостаточно . Тем не менее имеющиеся факты свидетельствуют о том , что реактивация латентного ВПГ в значительной степени связана с нарушениями защитных иммунных механизмов . Реа ктивация латентного ВПГ у лиц с первичными или вторичными иммунодефицитами - наиболее наглядное подтверждение ведущей роли иммунной системы в патогенезе хронической рецидивирующей герпетической инфекции . Более того , в клинической практике следует учитыват ь , что герпес - вторичное иммунодефицитное заболевание . Существует мнение , что клеточный иммунитет является ведущим фактором , обеспечивающим предупреждение развития заболевания . Значение его в устойчивости к ВПГ особенно четко прослеживается при врожденных дефектах Т-системы иммунитета , тимэктомии , иммунодепрессантной и лучевой терапии . Реактивация ВПГ и возникновение рецидивов обычно связаны с наслоившимися бактериальными и вирусными инфекциями , охлаждением , переутомлением , воздействием солнечных лучей , уд алением зубов . Так , например , по нашим данным , полученным при анализе материалов клиники глазных болезней Минского государственного медицинского института с 1978 по 1984 год , частота рецидивов герпетических кератитов значительно увеличивается в период эпи д емий гриппа , а также на фоне роста заболеваемости острыми респираторными вирусными инфекциями . Реактивирующее действие ультрафиолетовых лучей на ВПГ связывают с высвобождением в коже простагландинов . К факторам риска относят травмы , оперативные вмешательс т ва , изменения , связанные с менструальным циклом и беременностью , эмоциональные стрессы и др . Изучение взаимодействий между нервной и иммунной системами показало , например , что механизмы защиты организма всегда ослабевают при подавленном моральном состоян ии , и , следовательно , создаются условия для .возможной реактивации латентного ВПГ . Таким образом , анализ приведенных данных свидетельствует о сложности патогенеза герпетической инфекции и недостаточной изученности ведущих механизмов , ответственных за форм ирование латентной формы инфекции и реактивацию ВПГ с развитием бессимптомных и клинически манифестных форм герпеса . 1.2.4. Лабораторная диагносттика. ВПГ является одним из немногих вирусов , для выявления этиологической роли которого в инфекционных забо леваниях используются все лабораторные диагностические реакции - от цитологических исследований до молекулярно-биологических ме тодов . В а жное значение этого вируса в патологии человека и его возможная ассоциация с некоторыми формами рака у лю дей (РШМ ), а также использование в современной клинической практике химиотерапевтических средств для лечения герпеса - все это продолжает являться важным стимулом для разработ ки все новых диагностических приемов . Как и с другими лабораторными тестами преимущества име ют те , которые отличаются быстротой , специфичностью и чувствительностью в выявлении ВПГ . В то же время при интер претации результатов вирусологических исследований возникает много трудностей . Это связано с целым рядом факторов : 1. антигенной , биологическ ой вариабельностью изолятов ВПГ ; 2. раз личными клинико-патологическими проявлениями герпеса , что обусловлено состоянием больного (например , особенностями те чения герпеса у новорожденного или при иммунодефицитных со стояниях организма ); 3. субклин и ческ им течением заболевания у большинства больных . Эффективность лечебных и противоэпидемических мероприятий при герпетической инфекции зависит от своевременной ее диагностики . Клиническая дифференциальная диагностика герпетических поражений различной локали зации в связи с широким спектром проявлений данной инфекции остается актуальной и важной задачей для практических врачей самых разных специальностей . Ключевое значение для решения названных проблем приобретают лабораторные методы и прежде всего методы экс п ресс-диагностики . В зависимости от направленности поиска тех или иных признаков герпетической инфекции в клиническом материале эти методы условно можно подразделить на три группы : 1) методы обнаружения и выделения инфекционного ВПГ ; 2) методы выяв ления вирусных частиц или их компонентов ; 3) методы обнаружения антител к ВПГ. При этом следует помнить , что качество результатов диагностических исследований определяется в основном сроками взятия проб после начала заболевания и во многом зависит от те хники сбора , соблюдения условий первичной обработки материалов , а также от взаимодействия врачей разных специальностей (клиницистов , вирусологов , эпидемиологов ) при обследовании больного . Так , частота выделения вируса наиболее высока в случае взятия матер и алов на исследование в ранние сроки с момента заболевания и транспортировки их в короткие сроки в оптимальных условиях (при 4 0 С , в среде со стабилизирующими веществами - 0,5%-ный желатин или 0,5%-ный альбумин бычьей сыворотки ). Выбор конкретных методов диа гностических исследований определяется характером течения инфекции . локализацией герпетических поражений . 1.3. Поражение нервной системы. Нейротропизм ВПГ обусловливает развитие различных поражений центральной и периферической нервной системы (ЦНС и П НС ). Комплексные клинико - вирусологические , иммунологические и морфологические исследования выявили широкий спектр проявлений и диапазон выраженности герпетических поражений нервной системы . В зависимости от преимущественной локализации патологического пр оцесса выделяют : 1) локализованные поражения ЦНС ; 2) локализованные поражения ПНС ; 3) сочетанные поражения ЦНС и ПНС ; 4) сочетанные поражения нервной и других систем организма . В зависимости от характера течения процесса выделяют острое , под острое и хроническое (или рецидивирующее ) течение . В последние годы высказывается предположение о том , что подострое и хроническое течение следует рассматривать как медленную форму герпетической инфекции ЦНС . При герпетической инфекции нервной системы заб олевание может протекать в виде полиганглионеврита (черепного , сакрального , черепно-сакрального ), радику - логанглионеврита , полирадикулоганглионеврита , вегетативного полиганглионеврита , менингита , энцефалита (менингоэнцефалита ), миелита , (менингомиелита ), а также в виде психических заболеваний . Отдельными исследователями высказывается предположение о возможной этиологической роли ВПГ в развитии рассеянного склероза , бокового амиотрофического склероза , эпилепсии , шизофрении и др . К числу самых тяжелых прояв лений герпетической инфекции нервной системы относятся поражения ЦНС - энцефалиты и энцефаломиелиты , сопровождающиеся высокой летальностью и инвалидизацией выживших больных . В США на долю герпетических энцефалитов приходится от 10 до 20% всех случаев виру с ных инфекций ЦНС , что составляет 2,3 случая на 1 миллион населения в год . Случаи заболевания регистрируются равномерно в течение года . В зависимости от возраста больного выделяют 2 пика заболеваемости : в возрасте 5-30 лет и свыше 50 лет . При этом считают, что ВПГ первого типа является этиологической причиной заболеваний в 95% случаев . В большинстве случаев герпетические поражения ЦНС протекают в виде слабо выраженного диффузного энцефалита , герпетического менингита , малых или субклинических форм инфекции . Течение этих заболеваний относительно доброкачественное и диагностируется на основании данных вирусологических исследований . Со временем у таких больных могут развиваться хронические нервные заболевания , психические расстройства . Реже герпетические пораже н ия протекают в виде тяжелых энцефалитов , среди которых можно выделить три формы : 1) диссеминированные диффузные менингоэнцефалиты (заболевание в основном наблюдается у новорожденных при генерализации первичной герпетической инфекции ); 2) острые кома тозные энцефалиты у детей ; 3) очаговые поражения ЦНС у взрослых . Клиника герпетических энцефалитов весьма схожа с клиникой других вирусных энцефалитов . Однако характерная черта некротического энцефалита - бурное течение и неблагоприятный исход . Заболе вание в первые дни расценивается как респираторная вирусная инфекция . В последующем клиническая картина развивается быстро . Повышается температура , появляются общемозговые симптомы : интенсивные головные боли , вялость , апатия , дезориентация во времени и пр о странстве с нарушением сознания , вплоть до коматозного состояния и генерализованных некупируемых судорог . Энцефалиты , вызванные ВПГ , имеют неблагоприятное течение и дают смертельные исходы в 50-90% случаев . Смерть может наступить на 7-20-й день болезни . Описан случай , когда смерть наступила через год от начала заболевания и была обусловлена подострым или рецидивирующим характером течения процесса . Остаточные явления , часто в виде тяжелых поражений ЦНС ., остаются примерно у 50% переболевших . Герпетический энцефалит у детей , как правило , протекает с бурной энцефалитической реакцией , почти обязательными судорогами и нарушением сознания . Меннигеальный синдром выражен относительно слабо , лишь в отдельных случаях наблюдается умеренная воспалительная реакция . Н е отмечается прямой зависимости между выраженностью общеинфекционных проявлений и глубиной энцефалитических нарушений . Нормализация температуры еще не свидетельствует о регрессе инфекционного процесса . Раннее развитие коматозного состояния - неблагоприятны й признак . Патогенез герпетических энцефалитов в разных возрастных группах также различен . Так , у детей и молодых людей герпетический энцефалит - результат первичной инфекции . При этом экзогенный вирус проникает в ЦНС по нервным волокнам из первичного очага (например , по ольфакторному пути ). В то же время большинство взрослых к моменту развития герпетического энцефалита имеют клинические или серологические признаки герпетической инфекции с поражениями различной локализации (например , кожи или слизистых ), У э тих больных поражение ЦНС может быть следствием реактивации латентного ВПГ и его последующего проникновения в ЦНС по нервным волокнам из первичного очага инфекции , длительное время находящегося в латентном состоянии непосредственно в ЦНС . Диагностика герп етических поражений ЦНС и ПНС наиболее сложна . Она основывается на комплексном обследовании больного с целью выделения ВПГ из спинномозговой жидкости или биоптата мозга и на обнаружении внутримозгового синтеза антител к ВПГ , прежде всего вирусспецифически х иммуноглобулинов , или нарастания титра антител к ВПГ в динамике заболевания . Для ранней диагностики герпетического энцефалита наряду со специфическими методами экспресс-диагностики рекомендуется использовать неинвазивные пара - клинические методы исследов ания - электроэнцефалографию и компьютерную томографию . Рис . 1. Схема структуры вириона ВПГ (гликопротеиды внешней оболочки ): gB - ответствен за инфекционность ; g.D - ответствен за инфекционность и индукцию нейтрализующих антител ; gC - связывается с СЗ b компоне нтом комплемента ; gE - связывается с Fc - фрагментом иммуноглобулинов класса G; gG - по-видимому , ответствен за специфический серологический ответ (так как имеет небольшую перекрестную реактивность у ВПГ первого и второго типов ); VP 5 - основной белок капси да ; VR 16 - входит в состав оболочки ; ДНК - геном ВПГ ГЛАВА 2. Методика исследований. 2.1. Гистологические препараты. В работе использовались препараты головного мозга (лобный полюс поле 4). Для получения подобных препаратов используется два о сновных метода изготовления срезов : заливка мозга в парафин и замораживание . Так как мозг содержит от 70 ( в волокнах ) до 80% воды ( в клетках ), то его нужно обезвоживать , заменяя воду заливочным материалом . Для удаления воды можно использовать соединен и я , обладающие большим сродством к ней ( например , этанол ). Чтобы свести повреждение ткани до минимума , эти соединения используют в возрастающих концентрациях . Тем не менее при обработке мозг уменьшается в объеме почти на 7%. Затем переходят к просветлен ию и пропитыванию тканей . Для просветления используют вещества , смешивающиеся как с парафином , так и со спиртом , например ксилол , в который помещают кусочек ткани , вынув его из спирта ; при этом ткань несколько раз переносят в свежие порции ксилола , пока в е сь спирт не замещается ксилолом . Затем ткань помещают в жидкий парафин , в котором она остается до тех пор , пока весь ксилол не будет замещен парафином ; этот этап называют пропитыванием . После того как блок затвердеет , залитый мозг готов для изготовления срезов . Для обычного исследования в световом микроскопе толщина срезов не должна превышать 5-8 мкм. Другой метод - приготовление замороженных срезов занимает гораздо меньше времени , чем изготовление парафиновых срезов . Для их изготовления мозг обрабатываю т растворами формалина с сахорозой в возрастающих концентрациях . В целом замороженные срезы менее удобны , чем парафиновые , так как кристалики льдаа повреждают ткань . Замороженные тткани не удается нарезать так же тонко , и толщина приготовленных из них сре з ов обычно достигает 10 мкм. Поскольку различные компаненты живых клеток имеют сходные опттические плотности , все они уменьшают амплитуду проходящих через них световых волн примерно в одинаковой степени , так что ни один из них не кажется темнее или светле е других . Поэтому для создания достаточного контраста между разными компанентами клеток и тканей , позволяющего исследовать их в обыкновенном световом микроскопе , используют метод окрашивания . Красители поглощаются разными компанентами клеток и т каней в различной степени и могут создавать контрастность различными способами . Обычно используют два красителя : сначала одним окрашивают часть компанентов в один цвет , а затем другим окрашивают остальные компаненты в контрастный цвет. 2.2. Система анализ а изображений. Основными методами исследования нервных тканей являются удаление , стимуляция , электрическая регистрация , химический и гистологический анализ . Например : а ) Расположение нервных структур , отвечающих за определенное поведение , может быть устан овлено путем максимального удаления участков мозга , при котором это поведение сохраняется , и /или путем минимального удаления , при котором оно исчезает . Той же цели может служить и функциональная блокада нервных центров. б ) Нервный субстрат реакции можно пр оанализировать путем нахождения области и максимальных параметров электрической и химической ее стимуляции , вызывающих такую же реакцию. в ) Электрическая активность , сопровождающая поведенческий акт , может отражать процессы , важные для его реализации . Элек трофизиологические методы могут использоваться для выявления распространения афферентных импульсов в мозге , активности , предшествующей возникновению внешней реакции , или для соотнесения вероятности и /или величины поведенческой и электрической реакции. г ) А ктивация и возможная модификация нервных цепей , вызванная обучением , может отражаться в локальных изменениях метаболизма медиаторов , нуклеиновых кислот и белков . д ) Гистологическое описание позволяет качественно охарактеризовать структуру ткани и получит ь ее количественные характеристики , что позволяет строить математические модели по различным функциональным процессам в исследуемой ткани. 2.2.1.Основы математической обработки изображений. Важную роль в гистологическом исследовании играет анализ изображе ний . Геометрические измерения анализа изображения появились из основных понятий стереологии [16], поэтому они активно используют понятия и методы этой науки . Основными геометрическими понятиями являются площадь , периметр , центр масс , моменты инерци и и ориентация объекта . Изображение в памяти вычислительной техники дискретно и представляет набор пикселов , что вносит определённые поправки в измерения . Алгоритмы вычисления площади и периметра описываются на модели дискретизации [3]. В соответс т вии с этой моделью любая плоская непрерывная кривая представляется на дискретном растре с шагом дискретизации h множеством точек растра , для которых выполняется одно из следующих условий : 1) расстояние от точки растра до ближайшей точки пересеч ения кривой с некоторой линией растра , проходящей через эту точку меньше 0,5h. 2) если это ближайшее расстояние равно 0.5h, то есть кривая пересекает линию растра ровно по середине , говорят , что кривая содержит точку неопределённости и любая из них включается в дискретное представление кривой. Чтобы избежать трудоёмкого просмотра контурных точек , для вычисления площади используют теорему Пика [3]: площадь произвольного треугольника со всеми вершинами в узлах ортогональной решетки равна сумме числа точек растра , лежащих внутри многоугольника и половины числа контурных точек , уменьшенной на единицу : где - число внутренних точек фигуры ; - число точек принадлежащих контуру фигуры : . Из описанной выше модели и определённых упрощений выт екает и формула для периметра [3,16,17]: где - к онтурные точки только по горизонтальной оси , - по вертикальной оси , - одновременно по обоим осям. Все остальные параметры легко вычисляются с помощью рассмотренных выше [2,7,9,11,16,17]. Важным моментом измерения является оценка или классификация объектов измерения . Необходимо различать четыре общих уровня измере ния или оценки : номинальный , ординальный , интервальный и соотносительный . Низшим уровнем является номинальный , где такие символы , как буквы или цифры , используются просто для классификации объектов или явлений . В этом случае количество измерений , попадающ и х в различные классы в условиях эксперимента и контроля , сравниваются с использованием биномиальной статистики . Если возможно упорядочить наблюдения так , чтобы они находились в каких то отношениях ( например , больше чем , меньше чем и т.д .), то будем иметь дело с ординарной шкалой . Если , кроме того , можно обнаружить интервалы между числами на такой шкале , то будем иметь дело с интерв альной шкалой , которая имеет произвольную нулевую точку ( как в случае температурной шкалы ). Если же шкала имеет еще и истинную нулевую точку в начале , как , например , шкалы высоты , массы , то будет достигнут наивысший уровень измерения , то есть соотноситель н ая шкала . Параметры , измеряемые с помощью номинальной или ординарной шкалы , обрабатываются с применением непараметрической статистики , тогда как данные , измеряемые по интервальной и соотносительной шкале , кок правило , обрабатываются с помощью параметриче с ких статистических методов . Параметры популяции , подвергаемые непараметрическим статистическим процедурам , не обязательно должны соответствовать определенным условиям , например , нормальному распределению. 2.2.2.Основные принципы анализа изображений. Ан ализ изображения можно разбить на несколько основных шагов [ 2, 14 ] ( рис .1.2) : 1. захват и улучшение изображения, 2. сегментация ( бинаризация ), 3. обнаружение объектов ( идентификация ), 4. измерение, 5. анализ. Под процессом захвата изображения поним ают его преобразование в электрический сигнал , пригодный для оцифровки и хранения в памяти компьютера в виде битовой карты . В результате оцифровки получается серое изображение с квантованным пространством и интенсивностью (уровнем серого ). Процесс квантов ания пространства приводит к геометрическим искажениям , которые трудно поддаются учету и вносят определенную погрешность в измерения . Дискретизация оптической плотности структуры объекта по амплитуде также приводит к различного рода искажениям . Естественн о , что квантование функции тесно связано с квантованием ее аргументов . Кроме того , во время захвата изображения не исключено возникновение точечных шумов , которые сказываются на качестве изображения . Для удаления таких шумов используется медианная и усре д няющая фильтрация . Медианная фильтрация представляет собой метод нелинейной обработки сигналов . Одномерный медианный фильтр - это скользящее окно , охватывающее нечетное число элементов изображения . Центральный элемент заменяется медианой всех элементов из о бражения в окне . Медианой дискретной последовательности a 1 ,a 2 ,...,a n для нечетного n является тот элемент , для которого существует (n-1)/2 элементов больших или равных ему по величине и (n-1)/2 - меньших или равных ему . Усредняющими являются низкочастотн ые пространственные фильтры , которые наиболее эффективны при сглаживании шумов . Они также , как и медианные фильтры представляют собой скользящее окно размера n n, где заменяется только центральный элемент по формуле : , где - сглаживающий массив , часто называемый шумоподавляющей маской . Одним из способов выделения границ объекта является метод статистического дифференцирования [ 15, 16 ], где значение яркости каждого элемента делится на статистическую оценку среднеквадратичного отклонения : ; где - среднее значение яркости исходного изображения в точке с координатами ( j, k ). Также для улучшения изображения используется функция контрастирования , осуществляемая варьированием масштабов частот серого уровня изображен ия [ 15, 16, 17, 18] . Под сегментацией понимают получение бинарного изображения , требующего задания всего двух уровней яркости . Различают три метода сегментации : 1. выбор порога ; 2. выделение границ ; 3. выращивание регионов. Итак , мы имеем бинарное изображение , в котором есть уровень , соответствующий пустому пространству , и уровень , соответствующий объектам . Далее необходимо выделить какой-либо индивидуальный признак для каждого объекта . Этот процесс называется идентификацией . В результате продела нных операций будет получено изображение по которому можно проводить автоматические измерения с записью результатов в базу данных для дальнейшей обработки. 2.2.2. Анализаторы изображений. Работа автоматизированных систем анализа изображений основана на методах , которые относят к разделам технического зрения . Использование таких систем предоставляют исследователю ряд преимуществ . Во-первых , количественный учет и классификация признаков объектов более объективны , так как для электронно-вычислительной тех н ики все признаки равноценны . Во-вторых , расчеты и измерения выполняются намного быстрее чем вручную . В-третьих , в течении длительной работы исследователь устает , в силу чего начинает пропускать интересующие его структуры . У автоматических анализаторов это исключено . В-четвертых , эти анализаторы могут применятся для обработки любого изображения , в чём заключается их универсальность. рис 3 Система анализа изображения BIOSCAN AT: 1)Световой микроскоп ; 2)телевизионный датчик ; 3) персональный компьютер с фреймгр абером ; 4) дигитайзер ; 5) устройство ввода графической информации мышь. В работе была использована компьютерная система обработки и анализа изображений "Биоскан-АТ ", разработанная на базе Минского государственного мединститута . "Биоскан-АТ " представляет с обой высокоинтегрированную гибкую аналитическую систему , основной принцип построения которой - получение предельно широких возможностей для обработки и анализа изображений за счет развитого и оптимизированного программного обеспечения при минимальной слож н ости аппаратной части. Особенноссистемы "Биоскан-АТ " является одномониторное исполнение . “Биоскан-АТ” представляет собой многооконную интерактивную среду . Он содержит все функциональные возможности современных анализаторов изображений известных западных фи рм при существенном снижении стоимости . Многооконная графическая среда дает ряд преимуществ : одновременное отображение нескольких кадров , работа с кадрами большого формата за счет скроллинга (прокрутки ) изображения внутри окна , экономия места на экране при использовании накладывающихся окон . Проблема получения изображения непосредственно с телекамеры , что является необходимым для поиска объекта исследования , регулировки освещенности , наведения на резкость решена в системе "Биоскан-АТ " на аппаратном уров н е установкой в компьютер специального устройства ввода изображения . Другой важной особенностью проектируемой системы является встроенный интерпретатор языка высокого уровня , позволяющий выполнять программу анализа изображений в автоматическом режиме . Сис т ема "Биоскан-АТ " комплектуется дигитайзером - устройством кодирования графической информации повышенной точности , использующимся для управления системой , редактирования изображений и полуавтоматических измерений . Возможна замена дигитайзера манипулятором " мышь ", однако это увеличивает погрешность измерений и исключает возможность работы с фотографиями , картами и рисунками . Встроенные в систему функции обработки и анализа изображений реализуют большинство известных в настоящее время подходов к получению , ко р рекции , преобразованию , измерению , реконструкции и хранению изображений , в том числе методы математической морфологии нового поколения . Система находится в непрерывном развитии и постоянно расширяется новыми функциями и возможностями . ГЛАВА 3. Эксперимен тальная часть. 3.1. Морфологическое исследование поражения нейронов вирусом простого герпеса. В ходе работы проводился анализ поражения коры головного мозга человека (поля 4) на поражение нейронов вирусом герпеса . Для исследования отбирался матери ал по возрасту 60-70 лет , форма хронического заболевания , использовалась классификация нейронов на поражение первого (ВПГ 1) и второго типа (ВПГ 2). Посредством анализатора изображений измерялись и подсчитывались характеристики ядер всех пирамидальных нейро н ов , одновременно проводилась их классификация по виду поражения . Измерялись следующие характеристики : количество клеток на единицу площади , площадь , фактор формы , средняя полутоновая величина и ядерно-цитоплазматическое отношение. Нейроны головного мозга человека являются сложным объектом для анализа их изображений , это связано с некоторыми проблемами при приготовлении препаратов и подготовке тканей . Поэтому для их выделения и классификации была разработана специальная программа на языке интерпретатора с и стемы анализа изображений Bioscan по следующему алгоритму : 1. Захват изображения ; 2. Адаптивная сегментация изображения ; 3. Удаление ложных объектов , которые не являются нейронами : a) уничтожение объектов с площадью меньше или равной 30 пиксел (удаление шум ов ); b) уничтожение объектов с фактором формы , близким к 1 (это глиальные клетки ); c) выделение объектов с площадью больше или равной 30 пиксел. 4. Выделение нейронов из полутонового изображения посредством операции конъюнкции. 5. Выделение ядер нейронов посредством пороговой сегментации. 6. Измерение характеристик ядер по типу поражения ; параметрами для классификации являются ядерно-цитоплазматическое отношение , среднее значение полутон овой величины. В результате измерения были получены базы данных , содержащие описание геометрических характеристик пораженных нейронов по каждому случаю болезни. 3.2. Статистический анализ . Затем проводился элементарный статистический анализ полученных данных . Каждый человеческий организм имеет множество характеристик , которые отличают его от других . В данном случае это плотность нейронов на единицу площади и размеры площади , которые несут одинаковую функциональную нагрузку . Поэтому , чтобы получить ст а тистическую устойчивость характеристик исследуемого материала , изучался процент среднего количества нейронов данного класса в единице площади . Использование среднего количества в единице площади позволяет избавиться от зависимости от плотности нейронов . И с пользование процента среднего количества на единицу площади позволяет избавиться от зависимости от размеров площадей коры головного мозга , которые несут одинаковую функциональную нагрузку. В процессе вычислений были получены значения следующих величин : ср еднего значения , дисперсии и среднеквадратичной ошибки . ТАБЛИЦА 1 . Зависимость активности заболевания от количества пораженных клеток . Активность заболевания в месяцах Здоровые клетки Клетки с поражением 1-го типа Клетки с поражением 2-го типа 7-9 Ди сперсия 1.17 10 -2 1.45 10 -3 4.56 10 -4 Среднее 0.35 0.51 3.49 10 -2 9-11 Дисперсия 9.77 10 -3 9.51 10 -4 3.66 10 -4 Среднее 0.41 0.54 2.94 10 -2 11-24 Дисперсия 1.1 10 -2 3.89 10 -4 3.83 10 -4 Среднее 0.40 0.54 3.24 10 -2 20-42 Дисперсия 1.40 10 -2 7.90 10 -4 6.27 10 -5 Среднее 0.36 0.51 6.73 10 -2 36-60 Дисперсия 1.57 10 -3 3.87 10 -4 3.67 10 -5 Среднее 0.45 0.50 6.13 10 -2 60-120 Дисперсия 5.94 10 -4 3.95 10 -4 1.72 10 -4 Среднее 0.42 0.51 6.65 10 -2 Для того чтобы получить зависимости количественных характеристик клеток с поражением опре делённого типа от активности заболевания проводился регрессионный анализ. Функция , позволяющая по величине одного признака находить средние (ожидаемые ) значения другого признака , связанного с первым корреляционно , называется регрессией . Статистический анал из регрессии называют регрессионным анализом ; он позволяет судить о том , на сколько в среднем может измениться варьирующий признак при изменении на единицу измерения другого , связанного с ним признака. Зависимость между биологическими признаками может быт ь самой разнообразной . В большем числе случаев эмпирические регрессии выражаются простым уравнением линейной зависимости : , где - ожидаемое значение переменной Y, соответствующее заданному значению переменной Х ; a и b - параметры уравнения ; а служит свободным членом , а b является показателем пропорциональности , наз ываемым коэффициентом регрессии. Регрессионный анализ проводится следующим образом . Из нескольких математических моделей выбирается та , которая с большей точностью описывает экспериментальную зависимость (по максимуму коэффициента корреляции , по миниму му стандартной ошибки и т.п .). Для описания экспериментальных зависимостей в работе были использованы следующие модели : 1.линейная модель : ; 2.логистичес кая : ; Линейная модель применима для зависимостей , у которых первая производная (скорость изменения Y) постоянна . Логистическая модель используется для описания ограниченных монотонно возрастающих и монотонно убывающих экспериментальных зависимостей в случае двух пределов . В данной модели значение параметра "а " определяет нижний предел , а значение параметра "b" - расстояние между нижним и верхним п р еделами. 3.2 . Построение модели заболевания . В результате анализа полученных данных можно сделать вывод о том , что процесс поражения ВПГ не является линейным , поэтому для его характеристики с помощью линейных уравнений необходимо использовать сист ему , которая описывает как средние величины исследуемых характеристик , так и величину , характеризующую разброс , т.е . дисперсию. ; ; ; где : Y 0 -процент количества здоровых клеток на единицу площади , Y 1 -процент количест ва пораженных клеток первого типа на единицу площади, Y 2 -процент количества пораженных клеток второго типа на единицу площади, Х - длительность заболевания (в месяцах ). Следует отметить , что разброс исследуемой характеристики по каждому типу поражения клеток определяется длительностью заболевания . При длительности 5 месяцев дисперсия составляет примерно 4,88· 10 -2 (при средней величине характеристики 0,5), по сле 10 месяцев она стремится к 0. Т.е . система имеет малые погрешности при условии большой длительности заболевания (слабой активности вируса ), при уменьшении продолжительности система теряет свою устойчивость. Это приводит к выводу , что активность заб олевания характеризуется статистическим разбросом количества пораженных клеток , следовательно , система является нелинейной . В зависимости от возраста меняется дисперсия , которая описывается следующей системой уравнений : ; ; ; где -дисперсия процента количества здоровых клеток на единицу площади, -дисперсия процента количества пораженных клеток первого типа на единицу площади, -дисперсия процента количества пораженных клеток второго типа на единицу площади, Х - длительность заболевания (в месяцах ). Данная система способна совершать хаотические переходы между различными усто йчивыми состояниями , что требует дополнительного исследования .????????????? 3. 3 . Анализ результатов. При исследовании геометрических характеристик нейронов , пора женных ВПГ , были выявлены следующие особенности : 1. ............................... Из этого следует , что .................................. 2. ...................... Измерение характеристик ............. показало , что зависимость ................. Таким о бразом , целесообразно использование ................................... В процессе исследований для ..........................предложен и реализован метод .......................... Суть этого метода состоит в..................... ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В ходе проведенной работы исследовалось поражение центральной нервной системы вирусом простого герпеса . Были измерены различные геометрические характеристики пораженных и здоровых нейронов . Проводился подсчет нейронов и их класс ификация на три класса : здоровые , пораженные ВПГ 1 и пораженные ВПГ 2. Классификация проводилась по морфологическим особенностям , которые описываются геометрическими параметрами. Для того , чтобы избавиться от влияния таких характеристик , как размер выборки и исследуемого участка ткани , был подобран статистически устойчивый в этом отношении параметр : процент среднего количества на единицу площади. В ходе исследования были построены зависимости , из которых видно , что система поражения вирусом носит явно нели нейный характер.Из-за недостаточного количества данных для построения нелинейной модели , система была описана уравнениями , описывающими изменения средней величины и дисперсии . Полученные уравнения полностью адекватны экспериментальным данным . Это позвол яет сделать вывод о том , среднее количество клеток , пораженных ВПГ 1 и ВПГ 2, вопреки сложившемуся мнению , слабо характеризует активность заболевания и не может являться достоверным для диагностики параметром. Данная работа имеет как научное , так и практи ческое значение . Разработанная модель показывает картину течения заболевания и будет использована в патологоанатомии при заключениях о правильности и своевременности поставленных диагнозов , что позволит в будущем корректировать методы лечения. Очевид ность того , что система поражения вирусом нервной системы носит нелинейный характер оправергает существующее мнение о простой картине заболевания и указывает направление для новых научных исследований. ЛИТЕРАТУРА : 1. Иваницкий Г.Р ., Кринский В.И ., Сель ков Е.Е . Математическая биофизика клетки . - М .: Наука , 1978.-312с. 2. Михайленко А.А . Клинико-патогенетическая классификация нервной системы герпетической этиологии . // Материалы 3-го съезда невропатологов и психиаторов Белоруссии . - Минск