Российский медицинский информационный ресурс rosmedic.ru
Главная arrow Приборные медицинские методы диагностики и лечения arrow Технические методы диагностических исследований arrow Принципы построения технических средств для проведения импедансной реоплетизмографии
Принципы построения технических средств для проведения импедансной реоплетизмографии

В основе количественного анализа изменения кровенаполнения лежит соотношение, характеризующее взаимосвязь между электрическим сопротивлением и его геометрическими параметрами

Image

где R - электрическое сопротивление; р - удельное сопротивление (обычно в Ом∙см-1); l - длина электропроводящей части; V - объем проводника, V=IS; S-поперечное сечение.

При упрощенном представлении процессов обычно считают, что приращения электрического сопротивления ∆R обусловлены приращением объема проводника ∆F

Image

Приращение объема обусловлено, в основном, приращением площади поперечного сечения сосуда ∆S вследствие приращения давления ∆Р

Image

где d - плотность крови; с - скорость распространения пульсовой волны.

Значение приращения объема оценивают с помощью уравнения

Image

Таким образом, регистрируемое изменение электрического сопротивления, в основном, характеризует изменение объема ∆V. При увеличении объема регистрируемое сопротивление уменьшается, а при уменьшении - увеличивается. Если измерить время, в течение которого происходит изменение объема ∆V, то можно определить объемную скорость кровотока Q (см3/с)

Image

Не учитывается то обстоятельство, что одновременно с увеличением объема ∆V, обусловленного увеличением давления, меняется отток крови. К тому же удельное сопротивление крови р зависит от скорости ее движения. Электропроводность увеличивается на 0,3% при изменении скорости на 2 см/с в диапазоне скоростей 0÷6 см/с, и при дальнейшем изменении скорости меняется несущественно.

Измерить колебания активного сопротивления, вызванные изменением объема крови в сосуде, с помощью известных технических средств достаточно тяжело. Это обусловлено тем, что объект измерений представляет из себя достаточно сложный по структуре многоэлементный двухполюсник. Элементы двухполюсника нелинейны, существенно теплозависимы, неравномерно распределены в пространстве и изменяются в течение времени и в зависимости от электрической мощности, рассеиваемой в них.

С равной степенью достоверности можно предложить разные варианты эквивалентных электрических схем объекта измерений. Один из них приведен на рис.а.

Image
Эквивалентная схема объекта измерений (а); упрощенная эквивалентная схема (б).

На схеме рис. конденсаторами С1С´1 охарактеризованы двойные электрические слои, возникающие у поверхности электрода при его контакте с жидкостью. Источниками ЭДС показана контактная разность потенциалов, возникающая при контакте двух разнородных материалов.

Резисторы R1R´1 характеризуют процесс установления разности потенциалов между объектом и средой.

Резисторы R3R´3 и конденсаторы С3С´3 характеризуют поляризационные явления, наблюдающиеся в системе при пропускании электрического тока.

Резисторы R2R´2 и конденсаторы С2С´2 отражают наличие на электродах гетерогенных реакций.

Расположение элементов эквивалентной схемы сугубо условно, так как для наглядности единый сложный процесс разбит на части, характеризуемые отдельными элементами.

Активное сопротивление жидкости, которой является кровь, обозначено как Rж. При этом, как показывают экспериментальные исследования, это сопротивление нельзя отнести к чисто активным. Поэтому его емкостную составляющую характеризует конденсатор Cж.

Из-за сложных контактных явлений, которые существенно зависят от величин протекающего тока, часто используют следующий технический прием. Через одну пару электродов пропускают электрический ток (1, 2), а с другой пары, установленной на интересующем участке, "снимается" разность потенциалов. В этом случае (электроды 3, 4) эквивалентную схему электродов, контактирующих со средой, можно представить в виде резисторов R4R´4, конденсаторов С4С´4, источников ЭДС E2и E´2 (При строгом подходе следует использовать эквивалентные схемы, аналогичные схемам для электродов 1, 2).

Если эти электроды находятся в режиме холостого хода, благодаря высокому входному сопротивлению подключенного к ним прибора, и частота электрического тока имеет достаточно большое значение, то эти резисторы и конденсаторы, характеризующие контактные явления, не окажут существенного влияния на получаемые при измерениях результаты. Постоянная разность потенциалов, обусловленная отличием друг от друга ЭДС E2и E´2 при измерениях на переменном токе не оказывает влияния на результаты выполнения измерительных операций. В этом случае получаемые данные, в основном, характеризуют RЖи Сж (рис. б).

Причем, в диапазоне частот 50 кГц-500 кГц преобладает активная составляющая сопротивления, так как влияние емкостных составляющих эквивалентной схемы сравнительно невелико. При более высоких частотах сильно проявляется шунтирующее влияние емкости Сж и сказываются тепловые явления, связанные с необходимостью увеличения рабочего тока измерительной цепи.

Приставка "рео" в названии "импедансная реоплетизмография" указывает на то, что при измерениях регистрируется главным образом активная компонента импеданса. Хотя в ряде приборов измеряется не активная составляющая, а импеданс - полное электрическое сопротивление цепи.

При измерениях импеданса для расчета ударного объема крови (УОК) часто используется формула Кубичека

Image

где l - расстояние между электродами 3, 4 (рис.,а); Z0 – базисный импеданс (Ом); Image - максимальная величина изменения модуля время изгнания крови из импеданса Z в течение времени; Т -предсердия (с).

Image

Так как колебания сопротивления крови порядка 1%, то за базисный импеданс можно брать Z, определенное в любой промежуток времени.

Получаемые результаты зависят как от расстояния между электродами, так и от их размеров и использованной измерительной схемы.

Так при четырехзажимной измерительной цепи, в которой электрический ток пропускается через электроды 1, 2, созданное им падение напряжения определяется между электродами 3, 4. Глубина проникновения электрического тока зависит от расстояния между электродами 1, 2. При малом расстоянии (рис.а) электрический ток замыкается через зоны, близкие к поверхности. Поэтому колебания сопротивления, вызванные изменениями сопротивления в глубине биологической ткани, при измерениях будут создавать малый сигнал. При большом расстоянии (рис. б) электрический ток проникает значительно глубже, и информационная составляющая регистрируемого сигнала имеет значительно большую величину.

Image
Проникновение электрического тока в глубину при малом (а)и большом (б) расстояниях между электродами

При двухэлектродной измерительной цепи и малом расстоянии между электродами получаемые результаты будут зависеть и от формы электродов. Поэтому, если применяются полусферические электроды, то считают, что для получения удовлетворительной чувствительности их радиус должен быть более 1,4 см (до 4,5 см). При радиусе 1 см изменения кровонаполнения в глубине, например, грудной клетке, будут мало сказываться на величину импеданса.

Получаемая информация во многом зависит от места размещения на кожном покрове электродов. Так при реографии аорты и легочной артерии (реопульмонографии - РПГ) электрод размером 3x4 см или больший устанавливают на грудине на уровне второго межреберья. Второй электрод размером 6x10 см устанавливают на спине в области IV-VI позвонков.

При исследованиях кровоснабжения головного мозга (реоэнцефалографии - РЭГ), электроды устанавливают на лобной и затылочной частях, а также около ушных раковин.

При регистрации изменений кровенаполнения камер сердца, (реокардиографии - РКГ), один (активный) электрод устанавливают над верхушкой сердца, а второй (пассивный) - в точке Боткина (на спине, справа, ниже лопатки и выше поясницы).

При регистрации кровонаполнения в бассейне печеночной артерии и воротниковой вены, получении реогепатограммы (РГГ), активный электрод помещают на правой среднеключичной линии на уровне реберной дуги, а пассивный - на уровне нижней границы правого легкого, между позвоночником и заднеподмышечной областью.

При оценке интенсивности периферического кровообращения проводят реовазографию (РВГ), которая регистрирует (одновременно) изменения сопротивлений на участках верхних и нижних конечностей. Электроды накладывают на дистальные и проксимальные участки конечностей, обычно, симметрично с правой и левой сторон.

Таким образом, при реографии на тело пациента накладываются два или четыре электрода, пропускается через них высокочастотный ток, и регистрируются колебания падения напряжения на участке биологической ткани, которые характеризуют колебания электрического сопротивления объекта, вызванные кровенаполнением сосудов.

Самые популярные детские игрушки в магазине Toy-Market.ru - конструкторы лего, детские электромобили, куклы и т.д.

 
« Пред.   След. »
 
 
Rambler's Top100