Хмарний сервіс візуального моніторингу динаміки функціонального стану пацієнта за параметрами електричного біоімпедансу
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2021.84.57-65Ключові слова:
електричний біоімпеданс, моніторинг, функціональний стан, контроль складу тіла, еліпси толерантності, гемодіаліз, ультрафільтрація, веб-інтерфейсАнотація
Представлено результати розроблення власного хмарного сервісу і гнучкого веб-iнтерфейсу системи електричної біоімпедансометрії, яка використовується в задачах діагностики складу тіла і його біогідратності. Система може бути використана як окремо, наприклад у разі вирішення питань контролю складу тіла в герантології, кардіології, нефоролігії, дієтології, спортивній медицині тощо, так і як вбудований додаток для інших медико-технічних засобів, наприклад для гемодіалізу. Вона забезпечує організацію і зручний оперативний контроль протікання діагностичної або лікувальної процедури, що пов’язана з необхідністю визначення і динаміки складу тіла людини на основі безпосереднього визначення і динаміки складових параметрів електричного біоімпедансу (модуля, фазового кута, активной і реактивної складових) в розширеній смузі частот. Особливості і умови реалізації такої системи розглянуто на прикладі задачі діагностики динаміки водного статусу людини безпосередньо протягом сеансу ультрафільтрації під час процедури гемодіалізу. У цьому разі структура об’єднує в єдину систему апарат "штучної нирки", бiоiмпедансометр та хмарний сервіс i здiйснює обробку вхiдних даних. Вимірювання параметрів електричного біоімпедансу здійснюються на трьох фіксованих частотах 20 кГц, 100 кГц і 500 кГц в автоматичному режимі протягом всього сеансу ультрафільтрації. Отримані дані під час вимірювань вiдображається у веб-iнтерфейсі. Як діагностичні показники застосовуються зазначені параметри імпедансу, а також положення векторів імпедансу на комплексній площині відносно "еліпсів толерантності". Орiєнтуючись на динамічні змiни параметрів бiоiмпедансу, можна об’єктивно оцiнювати динамічний функцiональний стан пацiєнта та корегувати проходження будь-якої лікувальної процедури.
Посилання
Перелік посилань
Рахматуллина Л. Н. Применение биоимпедансного монитора состава тела (BCM) в клинической практике у диализных больных (обзор литературы) / Л.Н. Рахматуллина, К.Я. Гуревич // Нефрология. - 2013. -Т. 17, № 4. - с. 49-57.
Строков А.Г. Персистируюшая и интермиттирующая гипергидратация у пациентов на программном гемодиализе: методы оценки и коррекции / А.Г. Строков, В.А. Терехов, Я.Л. Поз, К.Н. Крышин, Ю.В. Копылова // Вестник трансплантологии и искусственных органов. - 2015. - Т. 17, №1. - с. 103-108.
Вишневский К.А. Коррекция «сухого веса» у больных, получающих лечение программным гемодиализом, по результатам векторного анализа биоимпеданса / К.А. Вишневский, Р.П. Герасимчук, А.Ю. Земченков // Нефрология. - 2014. - № 2. - С. 61-71.
Piccoli A. Bioelectric impedance vector distribution in peritoneal dialysis patients with different hydration status / A. Piccoli // Kidney International - Vol. 65, Iss. 3. - pp. 1050–1063.
Grimnes S. Bioimpedance and bioelectricity basics / S. Grimnes, O.G. Martinsen. - Amsterdam: Elsevier, 2008. - 471p.
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.
Kyung-Wan Baek Validation of Dual Energy X-Ray Absorptiometry and Nuclear Magnetic Resonance in the Analysis of Body Composition in Mice / Kyung-Wan Baek, Ji-Seok Kim, Jin Sung Park, So-Jeong Kim, Yong-Chan Ha, Ok-Yi Jeong, Jun-Il Yoo. -- 2020. ttps://doi.org/10.11005/jbm.2020.27.4.291
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.
Buffa R. Bioelectrical impedance vector analysis (BIVA) for the assessment of two-compartment body composition / Buffa R., Mereu E., Comandini O., Ibanez M.E., Marini E. // Eur J Clin Nutr. -- 2014. -- Vol. 68, No 11. -- pp. 1234-40.
Urinary Creatinine Based Equations for Estimation of Fat Free Mass in Patients with Intestinal Insufficiency or Intestinal Failure / Nanna Dyhre-Petersen, Marianne Køhler, Henrik Højgaard Rasmussen // Clinical Nutrition ESPEN. -- 2021. -- DOI: https://doi.org/10.1016/j.clnesp.2021.01.040
Matias C. N. Fat-free Mass Bioelectrical Impedance Analysis Predictive Equation for Athletes using a 4-Compartment Model / C. N. Matias, F. Campa, D. A. Santos, H. Lukaski, L. B. Sardinha, A. M. Silva / International Journal of Sports Medicine, Georg Thieme Verlag KG. -- 2020. -- No 1. -- с. 27-32.
Kyung-Wan Baek Validation of Dual Energy X-Ray Absorptiometry and Nuclear Magnetic Resonance in the Analysis of Body Composition in Mice / Kyung-Wan Baek, Ji-Seok Kim, Jin Sung Park, So-Jeong Kim, Yong-Chan Ha, Ok-Yi Jeong, Jun-Il Yoo. -- 2020.
Martine J. Sealy Low muscle mass is associated with early termination of chemotherapy related to toxicity in patients with head and neck cancer / Martine J. Sealy, Tanadech Dechaphunkul, Cees P. van der Schans, John Walker, Harriët Jager-Wittenaar, Vickie E. Baracos // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, vol. 2019, no. 02, pp. 029-029.
Zambone M.A. Anthropometry, bioimpedance and densitometry: Comparative methods for lean mass body analysis in elderly outpatients from a tertiary hospital / M. A. Zambone, L. S. Garcia, M. L. Bueno~// Molecular Catalysis, Vol. 490, p. 111020. DOI: 10.1016/j.exger.2020.111020
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.
Amaroa P. P. Déficit nutricional relacionado con la enfermedad renal Nutritional deficit related to kidney disease / Pilar Peña Amaroa, Pedro Pancorbo Hidalgoa, Victoria Gálvez Gómezb, Juana María Granero Moyac.a Universidad de Jaén, Jaén, España, b Hospital Médico Quirúrgico Ciudad de Jaén, Jaén, España, c Hospital San Juan de la Cruz // Original Article Journal of Bone Metabolism. -- 2020. -- Vol. 27, No 4. -- pp. 291-299.
Walter-Kroker A. A practical guide to bioelectrical impedance analysis using the example of chronic obstructive pulmonary disease / A. Walter-Kroker, A. Kroker, Muriel M. Mattiucci-Guehlke et al. // Nutrition Journal. -- 2011. -- 10:35.
Fassini P.G. Bioelectrical impedance vector analysis as a useful predictor of nutritional status in patients with short bowel syndrome / P.G. Fassini, C.F. Nicoletti, K. Pfrimer, C.B. Nonino, J.S. Marchini, E. Ferriolli // Clin Nutr. -- 2017. -- Vol 36, No 4. -- pp. 1117-1121.
Шарпан О. Б. Динаміка частотних залежностей параметрів електричного імпедансу людини в процесі сухого голодування / О.Б. Шарпан, В.С. Мосійчук // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. -- 2017. -- Вип. 70. -- с. 43-48.
Carrasco-Marginet M. Bioelectrical impedance vector analysis (BIVA) for measuring the hydration status in young elite synchronized swimmers / Carrasco-Marginet M, Castizo-Olier J, Rodríguez-Zamora L, Iglesias X, Rodríguez FA, Chaverri D, Brotons D, Irurtia A. // PLoS One. -- 2017. -- Vol. 12, No 6. -- e0178819
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.
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.
Шарпан О. Б. Динаміка параметрів тричастотної біоімпедансометрії пацієнтів під час гемодіалізної ультрафільтрації / О.Б. Шарпан, В.С. Мосійчук, М.О. Архипська, Б.В. Ткачук, Р.С. Томашевський // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. -- 2018. --Вип. 72. -- с. 53-61.
Шарпан О. Б. Частотні залежності ринологічних параметрів електричного біоімпедансу в області навколоносових і носових пазух // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. -- 2019. -- Вип. 78, pp. 52-59.
References
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.
Strokov A.G., Terekhov V.A., Poz Y.L., Kryshin K.N. and Kopylova Y.V. (2015) Persistent and Intermittent Hyperhydration in Patients on Program Haemodialysis: Methods of Evaluation and Correction. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs, Vol. 17, No 1, pp. 103-108. (In Russ.) DOI:10.15825/1995-1191-2015-1-103-108
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.)
Piccoli A. (1998) Identification of operational clues to dry weight prescription in hemodialysis using bioimpedance vector analysis. Kidney International, Vol. 53, Iss. 4, pp. 1036-1043. DOI: 10.1111/j.1523-1755.1998.00843.x
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.
Kyung-Wan Baek, Ji-Seok Kim, Jin Sung Park, So-Jeong Kim, Yong-Chan Ha, Ok-Yi Jeong and Jun-Il Yoo (2020) Validation of Dual Energy X-Ray Absorptiometry and Nuclear Magnetic Resonance in the Analysis of Body Composition in Mice, Journal of Bone Metabolism, vol. 27, no. 4, pp. 291-299. DOI: 10.11005/jbm.2020.27.4.291
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
Buffa R., Mereu E., Comandini O., Ibanez M. E. and Marini E. (2014) Bioelectrical impedance vector analysis (BIVA) for the assessment of two-compartment body composition', European Journal of Clinical Nutrition, vol. 68, no. 11, pp. 1234-1240
Dyhre-Petersen N., Køhler M. and Rasmussen H. H. (2021) Urinary creatinine based equations for estimation of fat free mass in patients with intestinal insufficiency or intestinal failure, Clinical Nutrition ESPEN. DOI: 10.1016/j.clnesp.2021.01.040
Matias C. N., Campa F., Santos D. A., Lukaski H., Sardinha L. B. and Silva A. M. (2021) Fat-free Mass Bioelectrical Impedance Analysis Predictive Equation for Athletes using a 4-Compartment Model, International Journal of Sports Medicine, vol. 42, no. 01, pp. 27-32. DOI: 10.1055/a-1179-6236
Baek K.-W., Kim J.-S., Park J. S., Kim S.-J., Ha Y.-C., Jeong O.-Y. and Yoo J.-I. (2020) Validation of Dual Energy X-Ray Absorptiometry and Nuclear Magnetic Resonance in the Analysis of Body Composition in Mice, Journal of Bone Metabolism, vol. 27, no. 4, pp. 291-299. DOI: 10.11005/jbm.2020.27.4.291
Sealy M. J., Dechaphunkul T., Schans C. P., Krijnen W. P., Roodenburg J.L.N., Walker J., Jager-Wittenaar H. and Baracos V. E. (2020) Low muscle mass is associated with early termination of chemotherapy related to toxicity in patients with head and neck cancer, Clinical Nutrition, vol. 39, no. 2, pp. 501-509. DOI: 10.1016/j.clnu.2019.02.029
Zambone M.A., Liberman S. and Bueno Garcia M.L. (2020) Anthropometry, bioimpedance and densitometry: Comparative methods for lean mass body analysis in elderly outpatients from a tertiary hospital, Experimental Gerontology, vol. 138, p. 111020. DOI: 10.1016/j.exger.2020.111020
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
Amaroa P. P., Hidalgoa P. P., Gómezb V. G. and Moyac J.M.G. (2020) Déficit nutricional relacionado con la enfermedad renal Nutritional deficit related to kidney disease Journal of Bone Metabolism, Vol. 27(4), pp. 291-299.
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
Fassini P. G., Nicoletti C. F., Pfrimer K., Nonino C. B., Marchini J. S. and Ferriolli E. (2017) Bioelectrical impedance vector analysis as a useful predictor of nutritional status in patients with short bowel syndrome, Clinical Nutrition, vol. 36, no. 4, pp. 1117-1121. DOI: 10.1016/j.clnu.2016.07.011
Sharpan O. B., Mosiychuk V. S. (2017) Dynamics of frequency dependences of parameters of electric impedance of a person during dry fasting, Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Iss. 70, pp. 43-48. doi: 10.20535/RADAP.2017.70.43-48.
Marta Carrasco-Marginet, Jorge Castizo-Olier,Lara Rodríguez-Zamora, Xavier Iglesias, Ferran A. Rodríguez, Diego Chaverri, Daniel Brotons and Alfredo Irurtia (2017) Bioelectrical impedance vector analysis (BIVA) for measuring the hydration status in young elite synchronized swimmers', PLOS ONE, vol. 12, no. 6, p. e0178819. DOI: 10.1371/journal.pone.0178819
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
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
Sharpan, O. B., Mosiychuk, V. S., Arkhypska, M. O., Tkachuk, B. V. і Tomashevskyi, R. S. (2018) Dynamics of Bioimpedance Parameters on Three Frequencies During Ultrafiltration. Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Iss. 72, pp. 53-61. DOI: 10.20535/RADAP.2018.72.53-61.
Sharpan O. B. and Mosiychuk V.S. (2019) Frequency Dependences of the Rhinological Parameters of Electrical Bioimpedance in the Area of the Paranasal and Nasal Sinuses, Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Iss. 78, pp. 52-59. DOI: 10.20535/RADAP.2019.78.52-59.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 O. B. Sharpan, V. S. Mosiychuk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
