Частотні залежності ринологічних параметрів електричного біоімпедансу в області навколоносових і носових пазух

  • О. Б. Шарпан Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0002-9591-8097
  • В. С. Мосійчук Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" http://orcid.org/0000-0002-3163-5629
Ключові слова: електричний бiоiмпеданс, бiоiмпедансометрiя, частотні залежності, діагностика гаймориту, носові пазухи, функціональний стан

Анотація

Досліджено можливості тричастотної широкосмугової електричної біоімпедансометрії носових і навколоносових областей з точки зору оцінки стану і динаміки ринологічних ускладнень за частотними залежностями параметрів повного електричного опору (імпедансу) цих областей. Дослідження виконані експериментально неінвазивно з використанням системи тричастотної широкосмугової біоімпедансометрії ТОР-М-1, адаптованої для умов і вимог ринологічних досліджень. Система ТОР-М-1 забезпечує вимірювання модуля Z і фазового кута φ імпедансу ділянок тіла людини на трьох рознесених частотах 20 кГц, 100 кГц і 500 кГц з програмним розрахунком активної R, реактивної Х складових імпедансу на цих частотах. Неінвазивне вимірювання параметрів імпедансу здійснювали за тетраполярною методикою з використанням парних «активних» електродів із нержавіючої сталі, під’єднаних до тіла людини за методикою права щока-ліва рука та ліва щока-права рука добровольця. Встановлено, що значення модуля, фазового кута, активної і реактивної складових імпедансу на цих частотах є особистісно індивідуальними для конкретної особи-добровольця і динамічно змінюються у разі наявності і перебігу ринологічних ускладнень. Найбільш характерні ознаки, які характеризують нормальний і аномальний стани носового і навколоносового середовищ, зосереджені у частотних залежностях фазового кута. На прикладах будови діаграм Коула для груп пацієнтів з певними співвідношеннями фазових кутів на зазначених частотах показана можливість визначення нормального стану пацієнтів (без ринологічних ускладнень), наявності залишкових явищ ринологічних ускладнень, в той час як людина суб’єктивно відчуває нормальний стан, та стану захворювання. Також наведені результати досліджень, які характеризують динаміку частотних параметрів імпедансу у разі наявності респіраторного захворювання.

Біографії авторів

О. Б. Шарпан, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Шарпан О. Б., д. т. н., професор кафедри теоретичних основ радіотехніки

В. С. Мосійчук, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Мосійчук В. С., к. т. н., доцент кафедри радіоприймання та оброблення сигналів

Посилання

Перелік посилань

Сакович А.Р. Микрофлора при остром гнойном синусите / А.Р. Сакович // Отоларингология. - 2012. - 2(07). - 54–58

Sverre G. Martinsen Bioimpedance and bioelectricity basics / G. Sverre, G. Orjan . - London: Academic, 2008.

Торнуев Ю.В. Диагностические возможности неинвазивной биоимпедансометрии / Ю.В. Торнуев, Д.Л. Непомнящих, Д.Б. Никитюк, Г.А. Лапий и др. // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 10 (4). - С. 782-788.

Cornish B.H. Evaluation of multiple frequency bioelectrical impedance and Cole-Cole analysis for the assessment of body water volumes in healthy humans / B.H. Cornish, L.C. Ward, B.J. Thomas et al. // Eur J Clin Nutr. - 1996. - 50(3). - pp. 159–164.

Николаев Д.В. Биоимпедансный анализ состава тела человека / Д.В. Николаев, А.В. Смирнов, И.Г. Бобринская, С.Г. Руднев. - М. : Наука, 2009. - 392 с.

Barni S. Detection of Allergen-IgE interaction in Allergic Children Through Combined Impedance and ROS Measurements / S. Barni, A. Fort, M. Becatti, C. Fiorillo, et al. // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. - 2017. - Vol. 66, No. 4. - pp. 616-623.

Paterno A. Efficient Computational Techniques in Bioimpedance Spectroscopy / A. Paterno, L. H. Negri, P. Bertemes-Filho // Applied Biological Engineering - Principles and Practice. Edited by Ganesh R. Naik, 674 pages, Publisher: InTech, Chapters published March 23, 2012. рр. 4-28.

Вишневский К.А. Коррекция «сухого веса» у больных, получающих лечение программным гемодиализом, по результатам векторного анализа биоимпеданса / Вишневский К.А., Герасимчук Р.П., Земченков А.Ю. // Нефрология. - 2014. - № 2. - С. 61-71.

Chang T.I. Intradialytic hypotension and vascular access thrombosis / T.I. Chang, J. Paik, T. Greene et al. // J Am Soc Nephrol. - 2011. - 22(8). - pp. 1526-33.

Hekmat R. Correlation between asymptomatic intradialytic hypotension and regional left ventricular dysfunction in hemodialysis patients / R. Hekmat, M. Ahmadi, H. Fatehi et al. // Iran J Kidney Dis. - 2011. - Vol. 5(2). - pp. 97-102.

Рахматуллина Л.Н. Применение биоимпедансного монитора состава тела (BCM) в клинической практике у диализных больных (обзор литературы) / Рахматуллина Л.Н., Гуревич К.Я. // Нефрология. - 2013. - Т. 17, № 4. - с. 49-57.

Коtanko P. Curent state of bioimpedance technologies in dialiysis / P. Коtanko, W. Nathan, L.F. Zhu // J.Med.Nephrology Dialysis Transpl. - 2008. - Vol. 23, No 3. - pp. 808-812.

Walter-Kroker A. A practical guide to bioelectrical impedance analysis using the example of chronic obstructive pulmonary disease / A. Walter-Kroker, A. Kroker et al. // Nutrition Journal. - 2011, Vol. 10, pp. 35.

Цейтлин Г.Я. Значение биоимпедансного анализа и антропометрии для прогнозирования осложнений у детей с онкологическими и неонкологическими заболеваниями после трансплантации гемопоэтических стволовых клеток / Г.Я. Цейтлин, А.Ю. Вашура, М.В. Коновалова, Д.Н. Балашов, М.А. Масчан, С.В. Бельмер // Онкогематология. - 2013. -Том 8, № 3. - с. 48-54.

Colín-Ramírez E. Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic marker in chronic heart failure / E. Colín-Ramírez // Nutrition. - 2012. - Vol. 28, No 9. - pp. 901-5.

Santarpia L. Prognostic significance of bioelectrical impedance phase angle in advanced cancer: preliminary observations / L. Santarpia, M. Marra, C. Montagnese et al. // Nutrition. - 2009. - Vol. 25(9). - pp. 930–1.

Ярошенко В.Т. Варіанти біоімпедансометрії при вивченні вікової фізіології людини / В.Т. Ярошенко, О.Б. Шарпан // Наукові вісті НТУУ ``КПІ''. - 2009. - № 1. - С. 26-29.

Gupta D. Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic indicator in breast cancer / D. Gupta, C.A. Lammersfeld, P.G. Vashi et al. // BMC Cancer. - 2008. - 8. - p. 249.

Патент RU2021755, МКИ А 61В 5/05 Способ выявления патологии околоносовой пазухи / А.В. Староха, Д.В. Миляев, В.Ф. Вотяков, М.С. Кадлубович, В.В. Коврижных, В.А. Бирюлин - 1994. - 38 с.

Патент RU2157094, МКИ А 61В 5/05 Способ диагностики воспалительных заболеваний околоносовых пазух / А.В. Староха, А.В. Давыдов, Л.В. Антошкин, Г.Н. Сидоренко, Б.И. Лаптев. - 2000. - № 13. - С.1

Патологічна фізіологія / за ред. М. С. Регеди, А. І. Березнякової. - Львів. - Магнолія, 2011. - 490 с.

Mosiychuk V. S. Wideband bioimpedance meter with the active electrodes / V.S. Mosiychuk, G.V. Timoshenko and O.B. Sharpan // 2015 IEEE 35th International Scientific Conference on ELECTRONICS AND NANOTECHNOLOGY (ELNANO). - pp. 300-303.

Шарпан О.Б. Оцінка впливу неоднорідності біотканини на чутливість частотного розподілу комплексного електричного імпедансу / О.Б. Шарпан, Д.В. Безякіна // Наукові вісті НТУУ ``КПІ''. - 2005. - № 6. - С. 14-18.

References

Sakovich A.R. (2012) Mikroflora pri ostrom gnoinom sinusite: monitoring v LOR-statsionare [Microflora in acute purulent sinusitis: monitoring in a hospital]. Otolaringologiya, Vol. 2(07), pp. 54–58

Grimnes S. and Martinsen O.G. (2008) Bioimpedance and bioelectricity basics. Amsterdam: Elsevier, 471 p.

Tornuev Y.V., Nepomnyaschikh D.L., Nikityuk D.B., Lapiy G.A., Molodykh O.P., Nepomnyaschikh R.D., Koldysheva E.V., Krinitsyna Y.M., Balakhnin S.M.,Manvelidze R.A., Semenov D.E. and Churin B.V. (2014) Diagnostic capability of noninvasive bioimpedance. Fundamental Research, No. 10, pp. 782-788.

Cornish B.H., Ward L.C., Thomas B.J., Jebb S.A. and Elia M. (1996) Evaluation of multiple frequency bioelectrical impedance and Cole-Cole analysis for the assessment of body water volumes in healthy humans. Eur J Clin Nutr, Vol. 50, Iss. 3, pp. 159–164.

Nikolaev D.V., Smirnov A.V., Bobrinskaya I.G. and Rudnev S.G. (2009) Bioimpedansnyi analiz sostava tela cheloveka [Bioimpedance analysis of human body composition], Moskow, Nauka, 392 p.

Barni S., Fort A., Becatti M., Fiorillo C., Mugnaini M., Vignoli V., Addabbo T., Pucci N. and Novembre E. (2017) Detection of Allergen-IgE interaction in Allergic Children Through Combined Impedance and ROS Measurements. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 66, Iss. 4, pp. 616-623. DOI: 10.1109/tim.2016.2640478

Paterno A., Hermann L. and Bertemes-Filho P. (2012) Efficient Computational Techniques in Bioimpedance Spectroscopy. Applied Biological Engineering - Principles and Practice. DOI: 10.5772/36307

Vishnevskii K.A., Gerasimchuk R.P. and Zemchenkov A.Y. (2014) «Dry weight» correction in hemodialysis patients based on the results of bioimpedance vector analysis. Nephrology (Saint-Petersburg), Vol. 18, No 2, pp. 61-71. (In Russ.)

Chang T.I., Paik J., Greene T., Desai M., Bech F., Cheung A.K. and Chertow G.M. (2011) Intradialytic Hypotension and Vascular Access Thrombosis. Journal of the American Society of Nephrology, Vol. 22, Iss. 8, pp. 1526-1533. DOI: 10.1681/asn.2010101119

Hekmat R, Ahmadi M, Fatehi H., Dadpour B. and Fazelenejad A. (2011) Correlation between asymptomatic intradialytic hypotension and regional left ventricular dysfunction in hemodialysis patients. Iranian Journal of Kidney Diseases, Vol. 5, No 2, pp. 97-102.

Rakhmatullina L.N. and Gurevich K.Y. (2013) Application bioimpedance body composition monitor (BCm) in clinical practice in dialysis patients (literature review). Nefrologiya, Vol. 17, No 4, pp. 49-57.

Kotanko P., Levin N.W. and Zhu F. (2007) Current state of bioimpedance technologies in dialysis. Nephrology Dialysis Transplantation, Vol. 23, Iss. 3, pp. 808-812. DOI: 10.1093/ndt/gfm889

Walter-Kroker A., Kroker A., Mattiucci-Guehlke M. and Glaab T. (2011) A practical guide to bioelectrical impedance analysis using the example of chronic obstructive pulmonary disease. Nutrition Journal, Vol. 10, Iss. 1. DOI: 10.1186/1475-2891-10-35

Tseytlin G.Ya., Vashura A.Yu., Konovalova M.V., Balashov D.N., Maschan M.A. and Belmer S.V. (2013) Value of bioimpedance analysis and anthropometry for complication prediction in children with malignant and non-malignant diseases after hematopoietic stem cells transplantation. Oncohematology, Vol. 8, No 3, pp. 48-54. DOI: 10.17650/1818-8346-2013-8-3-48-54

Colín-Ramírez E., Castillo-Martínez L., Orea-Tejeda A., Vázquez-Durán M., Rodríguez A.E. and Keirns-Davis C. (2012) Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic marker in chronic heart failure. Nutrition, Vol. 28, Iss. 9, pp. 901-905. DOI: 10.1016/j.nut.2011.11.033

Santarpia L., Marra M., Montagnese C., Alfonsi L., Pasanisi F. and Contaldo F. (2009) Prognostic significance of bioelectrical impedance phase angle in advanced cancer: Preliminary observations. Nutrition, Vol. 25, Iss. 9, pp. 930-931. DOI: 10.1016/j.nut.2009.01.015

Yaroshenko V.T. and Sharpan O.B. (2009) Bioimpedancometry Variants in Studies of Human Age Physiology, Naukovi visti NTUU KPI, No 1, pp. 26-29. (in Ukrainian)

Gupta D., Lammersfeld C.A., Vashi P.G., King J., Dahlk S.L., Grutsch J.F. and Lis C.G. (2008) Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic indicator in breast cancer. BMC Cancer, Vol. 8, Iss. 1. DOI: 10.1186/1471-2407-8-249

Starokha A.V., Milyaev D.V., Votyakov V.F., Kadlubovich M.S., Kovrizhnykh V.V. and Biryulin V.A. (1994) Sposob vyyavleniya patologii okolonosovoi pazukhi [Method for detection of pathology of the paranasal sinus]. Patent RU2021755

Starokha A.V., Davydov A.V., Antoshkin L.V., Sidorenko G.N., Laptev B.I. (2000) Sposob diagnostiki vospalitel'nykh zabolevanii okolonosovykh pazukh [Method for the diagnosis of inflammatory diseases of the paranasal sinuses], Patent RU2157094

Rehedy M.S. and Berezniakovoi A.I. (2011) Patolohichna fiziolohiia [Pathological physiology], Lviv, Mahnoliia, 490 p.

Mosiychuk V.S., Timoshenko G. and Sharpan O.B. (2015) Wideband bioimpedance meter with an active electrodes. 2015 IEEE 35th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). DOI: 10.1109/elnano.2015.7146896

Sharpan O.B. and Beziakina D.V. (2005) Otsinka vplyvu neodnoridnosti biotkanyny na chutlyvist chastotnoho rozpodilu kompleksnoho elektrychnoho impedansu [Assessment of the influence of biotissue heterogeneity on the sensitivity of frequency distribution of complex electrical impedance]. Naukovi visti NTUU KPI, No 6, pp. 14–18.

Опубліковано
2019-09-30
Як цитувати
Шарпан, О. Б. і Мосійчук, В. С. (2019) «Частотні залежності ринологічних параметрів електричного біоімпедансу в області навколоносових і носових пазух», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (78), с. 52-59. doi: 10.20535/RADAP.2019.78.52-59.
Номер
Розділ
Радіоелектроніка біомедичних технологій