Розробка дослідницького стенду медико-технічних випробувань інформаційно-вимірювальної системи багаточастотної електроімпедансної томографії легенів людини

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237529

Ключові слова:

електроімпедансна томографія, легкі, перфузія, інформаційно-вимірювальна система, стенд, візуалізація, провідність

Анотація

В роботі вирішується проблема з розробки та створення багатофункціонального інструментарію для проведення досліджень систем багаточастотної електроімпедансної томографії легенів людини. Запропоновано та виготовлено дослідний стенд, що складається з сучасної медичної техніки, що моделює перед- і післяопераційну обстановку для створення умов максимально схожих з клінічними, в яких планується експлуатація систем багаточастотної електроімпедансної томографії. Це дозволяє значно зменшити час на апробацію, тестування та усунення практичних неточностей та проблем клінічного застосування розроблених медико-технічних засобів. Позитивний результат досягається за рахунок можливості формування нових планів випробувань із заданими умовами та різними рівнями складності. Це дозволяє підвищити ефективність подальших клінічних досліджень на пацієнтах, які перебувають на лікуванні у відділенні реанімації або інтенсивної терапії. Працездатність стенду підтверджується повторюваністю одержуваних результатів моніторингу вентиляції та перфузії для кожного випробуваного, безперервністю динамічної візуалізації процесу дихання, а також високим ступенем кореляції отриманих значень різниць потенціалів з показаннями прикроватного монітора пацієнта. Як пристрій ЕІТ використана інформаційно-вимірювальна система багаточастотної електроімпедансної томографії легенів людини, що розроблена автором раніше. Випробування методом ЕІТ виконані для частотного діапазону 50–400 кГц при силі струму ПМ 5 мА. Всі експериментальні дослідження виконані на добровольцях, що дали письмову інформаційну згоду на участь у випробуваннях. Результати досліджень показують, що запропонований стенд може бути використаний на практиці для вирішення широкого спектру наукових і прикладних задач в області електроімпедансної томографії.

Біографія автора

Grayr Aleksanyan, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

PhD

Department «Information and Measurement Systems and Technologies»

Посилання

  1. Pekker, Ya. S., Brazovskiy, K. S., Usov, V. N. (2004). Electrical impedance tomography. Tomsk: NTL, 192.
  2. Abboud, M., Guardo, R., Martineau, R., Taillefer, Pelletier, J. C. (1995). Monitoring of peripheral edema using electrical bioimpedance measurements. EMBS, Conf IEEE, 641–642. doi: http://doi.org/10.1109/iembs.1995.575290
  3. Pomprapa, A., Schwaiberger, D., Pickerodt, P., Tjarks, O., Lachmann, B., & Leonhardt, S. (2014). Automatic protective ventilation using the ARDSNet protocol with the additional monitoring of electrical impedance tomography. Critical Care, 18 (3), R128. doi: http://doi.org/10.1186/cc13937
  4. Gorbatenko, N. I., Katsupeev, A. A., Aleksanyan, G. K., Shcherbakov, I. D., Kucher, A. I. (2020). Integration principles of the electrical impedance tomography module with a lung ventilator. Journal of Physics: Conference Series, 1679, 032080. doi: http://doi.org/10.1088/1742-6596/1679/3/032080
  5. Leonhardt, S., Lachmann, B. (2012). Electrical impedance tomography: the holy grail of ventilation and perfusion monitoring? Intensive Care Medicine, 38 (12), 1917–1929. doi: http://doi.org/10.1007/s00134-012-2684-z
  6. Zhao, Z., Fu, F., Frerichs, I. (2020). Thoracic electrical impedance tomography in Chinese hospitals: a review of clinical research and daily applications. Physiological Measurement, 41 (4), 04TR01. doi: http://doi.org/10.1088/1361-6579/ab81df
  7. Becher, T., Buchholz, V., Hassel, D., Meinel, T., Schädler, D., Frerichs, I., Weiler, N. (2021). Individualization of PEEP and tidal volume in ARDS patients with electrical impedance tomography: a pilot feasibility study. Annals of Intensive Care, 11 (1). doi: http://doi.org/10.1186/s13613-021-00877-7
  8. Spinelli, E., Kircher, M., Stender, B., Ottaviani, I., Basile, M. C., Marongiu, I. et. al. (2021). Unmatched ventilation and perfusion measured by electrical impedance tomography predicts the outcome of ARDS. Critical Care, 25 (1). doi: http://doi.org/10.1186/s13054-021-03615-4
  9. Wolf, G. K., Gómez-Laberge, C., Rettig, J. S., Vargas, S. O., Smallwood, C. D., Prabhu, S. P. et. al. (2013). Mechanical Ventilation Guided by Electrical Impedance Tomography in Experimental Acute Lung Injury*. Critical Care Medicine, 41 (5), 1296–1304. doi: http://doi.org/10.1097/ccm.0b013e3182771516
  10. Wolf, G. K., Gómez-Laberge, C., Rettig, J. S., Vargas, S. O., Smallwood, C. D., Prabhu, S. P. et. al. (2013). Mechanical Ventilation Guided by Electrical Impedance Tomography in Experimental Acute Lung Injury*. Critical Care Medicine, 41 (5), 1296–1304. doi: http://doi.org/10.1097/ccm.0b013e3182771516
  11. Muders, T., Luepschen, H., Zinserling, J., Greschus, S., Fimmers, R., Guenther, U. et. al. (2012). Tidal recruitment assessed by electrical impedance tomography and computed tomography in a porcine model of lung injury*. Critical Care Medicine, 40 (3), 903–911. doi: http://doi.org/10.1097/ccm.0b013e318236f452
  12. Nestler, C., Simon, P., Petroff, D., Hammermüller, S., Kamrath, D., Wolf, S. et. al. (2017). Individualized positive end-expiratory pressure in obese patients during general anaesthesia: a randomized controlled clinical trial using electrical impedance tomography. British Journal of Anaesthesia, 119 (6), 1194–1205. doi: http://doi.org/10.1093/bja/aex192
  13. Mauri, T., Eronia, N., Turrini, C., Battistini, M., Grasselli, G., Rona, R. et. al. (2016). Bedside assessment of the effects of positive end-expiratory pressure on lung inflation and recruitment by the helium dilution technique and electrical impedance tomography. Intensive Care Medicine, 42 (10), 1576–1587. doi: http://doi.org/10.1007/s00134-016-4467-4
  14. Kim, M., Bae, J., Yoo, H.-J. (2017). Wearable 3D lung ventilation monitoring system with multi frequency electrical impedance tomography. 2017 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS). doi: http://doi.org/10.1109/biocas.2017.8325163
  15. Aguiar Santos, S., Czaplik, M., Orschulik, J., Hochhausen, N., Leonhardt, S. (2018). Lung pathologies analyzed with multi-frequency electrical impedance tomography: Pilot animal study. Respiratory Physiology & Neurobiology, 254, 1–9. doi: http://doi.org/10.1016/j.resp.2018.03.016

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-31

Як цитувати

Aleksanyan, G. (2021). Розробка дослідницького стенду медико-технічних випробувань інформаційно-вимірювальної системи багаточастотної електроімпедансної томографії легенів людини. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(5(112), 27–40. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237529

Номер

Том 4 № 5(112) (2021): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Grayr Aleksanyan

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.