IMPEDANCYJNA METODA WYKRYWANIA ZABURZEŃ KRĄŻENIA KRWI DO OKREŚLENIA STOPNIA NIEDOKRWIENIA KOŃCZYNY
Valerіi Kryvonosov
yhtverf007@ukr.netNational University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine (Ukraina)
https://orcid.org/0000-0002-8219-021X
Oleg Avrunin
Kharkiv National University of Radio Electronics, Kharkiv, Ukraine (Ukraina)
https://orcid.org/0000-0002-6312-687X
Serhii Sander
Vinnitsia National Medical University named after M.I. Pirogov, Vinnytsia, Ukraine (Ukraina)
Volodymyr Pavlov
Vinnytsia National Technical University, Vinnytsia, Ukraine (Ukraina)
https://orcid.org/0000-0002-0717-7082
Liliia Martyniuk
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine (Ukraina)
https://orcid.org/0009-0007-3852-5610
Bagashar Zhumazhanov
Institute of Information and Computing Technologies of the CS MES, Republic Kazahstan (Kazachstan)
https://orcid.org/0000-0002-5035-9076
Abstrakt
Nowe technologie inżynieryjne umożliwiają tworzenie urządzeń diagnostycznych do przewidywania rozwoju ostrego niedokrwienia tkanek kończyn i określania czasu pozostałego do usunięcia opaski uciskowej. Rozwiązanie tych zadań jest istotne, zwłaszcza podczas operacji wojskowych. Ostre niedokrwienie kończyny to nagłe, krytyczne zmniejszenie perfuzji, które zagraża żywotności kończyny. Częstość występowania tego schorzenia wynosi 1,5 przypadku na 10 000 osób rocznie. Do ostrego niedokrwienia dochodzi w wyniku zablokowania przepływu krwi w głównych tętnicach (zatorowość, zakrzepica, uraz), co prowadzi do ustania odpowiedniego ukrwienia metabolicznie aktywnych tkanek kończyny, w tym skóry, mięśni i zakończeń nerwowych. Aby rozwiązać wybrane problemy, w artykule przedstawiono analizę zmiany impedancji tkanki biologicznej. Uzasadnione jest wprowadzenie i stosowanie współczynnika przewodności elektrycznej względnej k, jako parametru kryterium diagnostycznego. Przeprowadzono eksperymentalne badania zmiany współczynnika względnego przewodnictwa elektrycznego k, które potwierdziły, że przejście zmiany współczynnika względnego przewodnictwa elektrycznego z zależności wykładniczej na liniową będzie determinować stopień żywotności komórki biologicznej (tkanki) i moment wystąpienia zespołu reperfuzyjnego. Ustalono, że odchylenie wartości k o 10–15% od jego wartości jednostkowej świadczy o początkowym procesie zaburzenia perfuzji krwi i rozwoju choroby niedokrwiennej tkanek, a szybkość zmiany jest kryterium do przewidywania rozwoju choroby i czynnika korygującego w postępowaniu terapeutycznym.
Słowa kluczowe:
choroba niedokrwienna tkanek, perfuzja, zespół reperfuzji, staza hemostatyczna, proces przejściowy, jonizacja, diagnostyka rozwoju choroby, prognozowanieBibliografia
Bera T. K.: Bioelectrical Impedance and The Frequency Dependent Current Conduction Through Biological Tissues: A Short Review. IOP Conference Series Materials Science and Engineering 331(1), 2018, 012005.
DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/331/1/012005
Google Scholar
Bera T. K.: Methods of bioelectrical impedance for non-invasive health monitoring. Review article. 2014, 381251.
DOI: https://doi.org/10.1155/2014/381251
Google Scholar
Blaisdell F. W.: The pathophysiology of skeletal muscle ischemia and the reperfusion syndrome: a review, Cardiovasc. Surg., 10(6), 2002, 620–630.
DOI: https://doi.org/10.1016/S0967-2109(02)00070-4
Google Scholar
Bosboom E. M., Hesselink M. K., Oomens C. W., Bouten C. V., Drost M. R., Baaijens F. P.: Passive transverse mechanical properties of skeletal muscle under in vivo compression. J Biomech, Oct 34(10), 2001, 1365–1368.
DOI: https://doi.org/10.1016/S0021-9290(01)00083-5
Google Scholar
Bouten C. V. C., Breuls R. G. M., Peeters E. A. G., Oomens C. W. J., Baaijens F. P. T.: In vitro models to study compressive strain-induced muscle cell damage. Biorheology 40(1–3), 2003, 383–388.
Google Scholar
Didukh V. D.: Biological physics with physical methods of analysis: teaching. Village, Ternopil, 2021.
Google Scholar
European Convention "On the Protection of Vertebrate Animals Used for Research and Other Scientific Purposes". Strasbourg, 1986.
Google Scholar
Frink M., Lechler P., Debus F., Ruchholtz S.: Multiple trauma and emergency room management. Dtsch. Arztebl. Int 114(29–30), 2017, 497–503.
DOI: https://doi.org/10.3238/arztebl.2017.0497
Google Scholar
Jiang Z., Yao J., Wang L., Wu H., Huang J., Zhao T., Takei M.: Development of a portable electrochemical impedance spectroscopy system for bio-detection. IEEE Sensors Journal, 19(15), 2019, 5979–5987 [http://doi.org/10.1109/JSEN.2019.2911718].
DOI: https://doi.org/10.1109/JSEN.2019.2911718
Google Scholar
Katelyan O. V. et al.: Study of the peripheral blood circulation of an abdominal wall using optoelectronic plethysmograph. Information Technology in Medical Diagnostics II. CRC Press, Balkema book, Taylor & Francis Group, London, 2019, 119–125.
DOI: https://doi.org/10.1201/9780429057618-15
Google Scholar
Koutsouras D. A., Lingstedt L. V., Lieberth K., Reinholz J., Mailänder V., Blom P. W. M., Gkoupidenis P.: Probing the impedance of a biological tissue with PEDOT:PSS-Coated metal electrodes: Effect of electrode size on sensing efficiency. Adv. Healthcare Mater. 8, 2019, 1901215 [http://doi.org/10.1002/adhm.201901215].
DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.201901215
Google Scholar
Kozlovska T. I. et al.: Device to determine the level of peripheral blood circulation and saturation. Proc. SPIE 10031, 2016, 100312Z.
DOI: https://doi.org/10.1117/12.2249131
Google Scholar
Krivonosov V. E., Pavlov S. V., Sander S. V., Martyniuk L. V.: Method of detection and control of the development of ischemia of biological tissue. Patent No. 118335, dated 11.05.2023.
Google Scholar
Kryvonosov V., Prudnikova N., Martyniuk L.: Justification of the electrical scheme of biological tissue replacementunder the action of DC voltage. Machinery & Energetics 13(4), 2022.
DOI: https://doi.org/10.31548/machenergy.13(4).2022.60-71
Google Scholar
Law of Ukraine No. 3447-VI "On the Protection of Animals from Cruelty", October 16, 2012.
Google Scholar
Maegele M., Spinella P., Schöchl H.: The acute coagulopathy of trauma: mechanisms and tools for risk stratification. Shock 38, 2012, 450–458.
DOI: https://doi.org/10.1097/SHK.0b013e31826dbd23
Google Scholar
Mansoorifar A., Koklu A., Shihong M., Raj G. V., Beskok A.: Electrical Impedance Measurements of Biological Cells in Response to External Stimuli. Anal. Chem. 90(7), 2018, 4320–4327.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b05392
Google Scholar
Martsenyuk V. P.: Medical and biological physics. Ukrmedknyga, Ternopil, 2012.
Google Scholar
Naranjo-Hernández D., Reina-Tosina J., Min M.: Fundamentals, Recent Advances, and Future Challenges in Bioimpedance Devices for Healthcare Applications. 2019, 9210258 [http://doi.org/10.1155/2019/9210258].
DOI: https://doi.org/10.1155/2019/9210258
Google Scholar
Norgren L., Hiatt W. R., Dormandy J. A., Nehler M. R., Harris K. A., Fowkes F. G.: Inter-Society Consensus for the Management of Peripheral Arterial Disease (TASC II). J Vasc Surg. 45, 2007, S5-S67.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvs.2006.12.037
Google Scholar
Oyeniyi B. T. et al.: Trends in 1029 trauma deaths at a level 1 trauma center. Injury 48(1), 2017, 5–12.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.injury.2016.10.037
Google Scholar
Paradis S. et al.: Chronology of mitochondrial and cellular events during skeletal muscle ischemia-reperfusion. American Journal of Physiology. Cell Physiology, 310(11), 2016, C968–C982 [http://doi.org/10.1152/ajpcell.00356.2015].
DOI: https://doi.org/10.1152/ajpcell.00356.2015
Google Scholar
Pavlov S. V. et al.: Analysis of microcirculatory disorders in inflammatory processes in the maxillofacial region on based of optoelectronic methods. Przeglad Elektrotechniczny 93(5), 2017, 114–117.
DOI: https://doi.org/10.15199/48.2017.05.23
Google Scholar
Pavlov S. V. et al.: Electro-optical system for the automated selection of dental implants according to their colour matching. Przeglad Elektrotechniczny 93(3), 2017, 121–124.
DOI: https://doi.org/10.15199/48.2017.03.28
Google Scholar
Prasad A., Roy M.: Bioimpedance analysis of vascular tissue and fluid flow in human and plant body: A review. Biosystems Engineering 197, 2020, 170–187.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.06.006
Google Scholar
Tereshchenko N. F., Tsapenko V. V., Chuhraev N. V.: Research of electrical conductivity of biological animals. Bulletin of NTUU "KPI". Instrumentation series 53(1), 2017.
DOI: https://doi.org/10.20535/1970.53(1).2017.106807
Google Scholar
Wang G.: Holder David S: Electrical Impedance Tomography (1st edition). BioMedical Engineering OnLine 4, 2005, 27 [http://doi.org/10.1186/1475-925X-4-27].
DOI: https://doi.org/10.1186/1475-925X-4-27
Google Scholar
Wójcik W. et al.: Medical Fuzzy-Expert System for Assessment of the Degree of Anatomical Lesion of Coronary Arteries. International Journal of Environmental Research and Public Health 20(2), 2023, 979 [http://doi.org/10.3390/ijerph20020979].
DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph20020979
Google Scholar
Wójcik W., Smolarz A.: Information Technology in Medical Diagnostics. CRC Press, 2017.
DOI: https://doi.org/10.1201/9781315098050
Google Scholar
Zarutskyi Y. L., Shudrak A. A.: Instructions for military field surgery. Chalchynska N. V.: Damage to the main vessels. Kyiv 2014, 351–373.
Google Scholar
Autorzy
Valerіi Kryvonosovyhtverf007@ukr.net
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine Ukraina
https://orcid.org/0000-0002-8219-021X
Autorzy
Oleg AvruninKharkiv National University of Radio Electronics, Kharkiv, Ukraine Ukraina
https://orcid.org/0000-0002-6312-687X
Autorzy
Serhii SanderVinnitsia National Medical University named after M.I. Pirogov, Vinnytsia, Ukraine Ukraina
Autorzy
Volodymyr PavlovVinnytsia National Technical University, Vinnytsia, Ukraine Ukraina
https://orcid.org/0000-0002-0717-7082
Autorzy
Liliia MartyniukNational University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine Ukraina
https://orcid.org/0009-0007-3852-5610
Autorzy
Bagashar ZhumazhanovInstitute of Information and Computing Technologies of the CS MES, Republic Kazahstan Kazachstan
https://orcid.org/0000-0002-5035-9076
Statystyki
Abstract views: 220PDF downloads: 146
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Inne teksty tego samego autora
- Marko Andrushchenko, Karina Selivanova, Oleg Avrunin, Dmytro Palii, Sergii Tymchyk , Dana Turlykozhayeva, ŚLEDZENIE ZABURZEŃ RUCHU DŁONI ZA POMOCĄ SMARTFONA W OPARCIU O METODY WIZJI KOMPUTEROWEJ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 14 Nr 2 (2024)
- Oleg Avrunin, Yana Nosova, Ibrahim Younouss Abdelhamid, Oleksandr Gryshkov, Birgit Glasmacher, WYKORZYSTANIE TECHNOLOGII DRUKOWANIA 3D DO MODELOWANIA GÓRNYCH DRÓG ODDECHOWYCH W PEŁNEJ SKALI , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 9 Nr 4 (2019)
- Oleg Avrunin, Yana Nosova, Sergii Zlepko, Ibrahim Younouss Abdelhamid , Nataliia Shushliapina, OCENA WARTOŚCI DIAGNOSTYCZNEJ METODY OLFAKTOMETRII KOMPUTEROWEJ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 9 Nr 3 (2019)
- Maksym Tymkovych, Oleg Avrunin, Karina Selivanova, Alona Kolomiiets, Taras Bednarchyk, Saule Smailova, DOPASOWANIE ZGODNOŚCI W MODELACH 3D DLA DOPASOWANIA DŁONI 3D , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 14 Nr 1 (2024)
- Oleg Avrunin, Yana Nosova, Nataliia Shushliapina, Ibrahim Younouss Abdelhamid, Oleksandr Avrunin, Svetlana Kyrylashchuk, Olha Moskovchuk, Orken Mamyrbayev, ANALIZA CECH SEGMENTACJI GÓRNYCH DRÓG ODDECHOWYCH W CELU OKREŚLENIA PRZEWODNICTWA NOSOWEGO , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 12 Nr 4 (2022)
- Anatoliy Zinkovskii, Kyrylo Savchenko, Yevheniia Onyshchenko, Leonid Polishchuk, Abilkaiyr Nazerke, Bagashar Zhumazhanov, MODEL ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH DO ANALIZY CHARAKTERYSTYK DRGAŃ ŁOPAT WIRNIKA OSŁONIĘTEGO , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 12 Nr 4 (2022)
- Mikhaylo Vasnetsov, Valeriy Voytsekhovich, Vladislav Ponevchinsky, Nataliia Kachalova, Alina Khodko, Oleksanr Mamuta, Volodymyr Pavlov, Vadym Khomenko, Natalia Manicheva, OPTYCZNE ZMNIEJSZANIE WIDOCZNOŚCI POLA PLAMKOWEGO POPRZEZ REDUKCJĘ SPÓJNOŚCI CZASOWEJ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 14 Nr 1 (2024)