Разработка аппаратуры для биоимпедансной поличастотной спектрометрии в диагностике дерматологических патологий

• Автор: Кузнецов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БИОИМПЕДАНСОМЕТРИИ В ДИАГНОСТИКЕ

ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

1 Л.Биоткань как комплексное сопротивление. Понятие импеданса, активная и реактивная составляющие
1.2.Биофизика прохождения переменного тока по биоткани. Норма и патология - изменения импеданса от состояния

1.3.Применение биоимпедансометрии в диагностике. Особенности,

характеристики, достоинства и недостатки

1.4.0бщая характеристика приборов для биоимпедансометрии

1.4.1. Приборы для измерений на стандартном отведении

1.4.2. Приборы, в которых электроды являются частью конструкции
1.4.3. Многофункциональный биоимпеданспый анализатор
АВС-01 “Медасс”
1.5.Выводы
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОЖНОЙ ТКАНИ НА
РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТАХ 3
2.1 .Строение и структура кожной ткани. Влияние на проводимость
отдельных элементов структуры
2.2.Электрофизическая макромодель кожной ткани
2.3.Вывод ы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СПОСОБА И УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА И ОЦЕНКИ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОЖНОГО
БИОИМПЕДАНСА
3 Л .Анализ известных способов оценки импеданса с учетом специфики применения и характера биоткани
3.2.Способ и устройство формирования многочастотного сигнала
и оценки активной и реактивной составляющих импеданса
3.3.Разработка конструкции аппарата, системы визуализации
и компьютерной обработки данных
3.4.Вывод ы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО - КЛИНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННОГО
ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПРИ ОЦЕНКЕ
НЕЙРОДЕРМАТОЛОГИЧЕСКИХ ПАТОЛОГИЙ
4.1. Клиническая картина псориаза
4.2. Методика измерений, результаты и заключение
4.3. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ПРИНЯТЫХ ТЕРМИНОВ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А Акты внедрения, патенты
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Принципиальные схемы аппарата

Актуальность работы
Электроимпедансная спектроскопия (ЭИС), то есть измерение частотных зависимостей импеданса в широком диапазоне частот, находит все большее применение в медицине и других областях как средство исследования свойств биологических объектов. Так, в трудах последней Международной конференции по электрическому биоимпедансу (Гданьск, Польша) есть специальный раздел EIS (ElectricallmpedanceSpectroscopy), в котором опубликовано 13 докладов, и еще более 10 докладов по EIS представлено в других разделах. В настоящее время доступной аппаратуры для ЭИС на отечественном рынке почти нет. В то же время в диагностике многих заболеваний значительный интерес представляют параметры состава тканей отдельных регионов. Так как удельное сопротивление биологических тканей, определяемое для заданной частоты тока, может существенно изменяться под влиянием физиологических и патофизиологических факторов, это позволяет использовать биоимпедансометрию для оценки состояния органов и систем организма при различных заболеваниях и физиологических состояниях. Таким образом, разработка новых отечественных диагностических комплексов, использующих биоимпедансную многочастотиую спектрометрию, является актуальной научной и практической задачей.
Цель диссертационной работы
Повышение эффективности биоимпедансной многочастотной спектрометрической диагностики дерматологических патологий за счет использования новых электрофизических моделей кожной ткани и разработанных для их подтверждения оборудования и методик оценки.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Проанализировать послойное строение кожи и разработать электрофизическую модель, учитывающую и основывающуюся на макросвойствах тканей, составляющих определенный кожный слой.

импедансов и учитывать их при расчете импеданса объекта. При выполнении измерения переменное напряжение между двумя выбранными входами коммутатора напряжений усиливается и подается на синхронные детекторы, которые управляются сдвинутыми относительно друг друга па четверть периода последовательностями импульсов с задающего генератора. Далее напряжения с детекторов преобразуются в цифровую форму и пересылаются микропроцессором в компьютер, где по ним с учетом данных из калибровочного файла прибора рассчитываются значения активной и реактивной составляющих импеданса.
Для обеспечения возможности анализа различных сегментов тела в АВС-01 “Медасс” предусмотрены четыре диапазона величин измеряемого импеданса. По активному сопротивлению верхние границы диапазонов равны 900, 450, 180 и 90 Ом, а по реактивному сопротивлению — примерно в три раза меньше. Нижние границы для всех диапазонов равны 0 Ом. Величина зондирующего тока для всех диапазонов не более 1 мА. Погрешность измерения сопротивления не превышает 1% от ширины диапазона для активной составляющей и 2% для реактивной составляющей. Помимо схем для измерения импеданса прибор АВС-01 “Медасс” содержит электрокардиографический канал для анализа вариабельности сердечного ритма. Данный анализ также выполняется на внешнем компьютере специальной программой.
Для выполнения выбранной методики биоимпедансного анализа необходимо использовать соответствующие кабель пациента и компьютерную программу. Анализ состава тела по стандартной методике на частоте 50 кГц реализуется с использованием 4-х проводного кабеля с зажимами “крокодил”, соединяемыми с наклеиваемыми на тело электродами и программы АВС01- 036. Данная программа позволяет вести базу данных с практически неограниченным числом пациентов и числом обследований для каждого пациента. В процессе выполнения измерения отображаются значения составляющих R, и ХС как импеданса тела, так и межэлектродных