IMPEDANCYJNA METODA WYKRYWANIA ZABURZEŃ KRĄŻENIA KRWI DO OKREŚLENIA STOPNIA NIEDOKRWIENIA KOŃCZYNY

Valerіi Kryvonosov

yhtverf007@ukr.net
National 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, prognozowanie

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


Opublikowane
2023-12-20

Cited By / Share

Kryvonosov, V., Avrunin, O., Sander, S., Pavlov, V., Martyniuk, L., & Zhumazhanov, B. (2023). IMPEDANCYJNA METODA WYKRYWANIA ZABURZEŃ KRĄŻENIA KRWI DO OKREŚLENIA STOPNIA NIEDOKRWIENIA KOŃCZYNY. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 13(4), 5–10. https://doi.org/10.35784/iapgos.5393

Autorzy

Valerіi Kryvonosov 
yhtverf007@ukr.net
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine Ukraina
https://orcid.org/0000-0002-8219-021X

Autorzy

Oleg Avrunin 

Kharkiv National University of Radio Electronics, Kharkiv, Ukraine Ukraina
https://orcid.org/0000-0002-6312-687X

Autorzy

Serhii Sander 

Vinnitsia National Medical University named after M.I. Pirogov, Vinnytsia, Ukraine Ukraina

Autorzy

Volodymyr Pavlov 

Vinnytsia National Technical University, Vinnytsia, Ukraine Ukraina
https://orcid.org/0000-0002-0717-7082

Autorzy

Liliia Martyniuk 

National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine Ukraina
https://orcid.org/0009-0007-3852-5610

Autorzy

Bagashar Zhumazhanov 

Institute of Information and Computing Technologies of the CS MES, Republic Kazahstan Kazachstan
https://orcid.org/0000-0002-5035-9076

Statystyki

Abstract views: 220
PDF downloads: 146


Inne teksty tego samego autora