A USAGE OF THE IMPEDANCE METHOD FOR DETECTING CIRCULATORY DISORDERS TO DETERMINE THE DEGREE OF LIMB ISCHEMIA

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

Bibliografia

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

Bera T. K.: Methods of bioelectrical impedance for non-invasive health monitoring. Review article. 2014, 381251. DOI: https://doi.org/10.1155/2014/381251

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

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

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.

Didukh V. D.: Biological physics with physical methods of analysis: teaching. Village, Ternopil, 2021.

European Convention "On the Protection of Vertebrate Animals Used for Research and Other Scientific Purposes". Strasbourg, 1986.

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

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

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

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

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

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.

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

Law of Ukraine No. 3447-VI "On the Protection of Animals from Cruelty", October 16, 2012.

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

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

Martsenyuk V. P.: Medical and biological physics. Ukrmedknyga, Ternopil, 2012.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Wójcik W., Smolarz A.: Information Technology in Medical Diagnostics. CRC Press, 2017. DOI: https://doi.org/10.1201/9781315098050

Zarutskyi Y. L., Shudrak A. A.: Instructions for military field surgery. Chalchynska N. V.: Damage to the main vessels. Kyiv 2014, 351–373.

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

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 13 Nr 4 (2023)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

DOI

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja