RU2094013C1 - Method of regional bioimpedometry and device intended for its realization - Google Patents

Method of regional bioimpedometry and device intended for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2094013C1
RU2094013C1 RU9696108462A RU96108462A RU2094013C1 RU 2094013 C1 RU2094013 C1 RU 2094013C1 RU 9696108462 A RU9696108462 A RU 9696108462A RU 96108462 A RU96108462 A RU 96108462A RU 2094013 C1 RU2094013 C1 RU 2094013C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
current
regional
electrodes
input
Prior art date
Application number
RU9696108462A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96108462A (en
Inventor
Д.В. Николаев
С.А. Туйкин
Э.П. Балуев
Original Assignee
Николаев Дмитрий Викторович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николаев Дмитрий Викторович filed Critical Николаев Дмитрий Викторович
Priority to RU9696108462A priority Critical patent/RU2094013C1/en
Priority to PCT/RU1996/000281 priority patent/WO1997040743A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2094013C1 publication Critical patent/RU2094013C1/en
Publication of RU96108462A publication Critical patent/RU96108462A/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4869—Determining body composition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0537—Measuring body composition by impedance, e.g. tissue hydration or fat content

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: method consists of the following operations. Total voltage drop across organism proportional to impedance is measured. Then voltage drop is measured across component parts of organism. Impedance of region under examination is found as difference between the above-indicated vales. Device has current electrodes 1 and 2, potential regional electrodes 6 and 7, potential peripheral electrodes 8 and 9, switch 15, detector 16, analog-to-digital converter 17, processing and indicating unit 18, and voltage divider 19. EFFECT: higher measurement accuracy. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, точнее к способам региональной биоимпедансометрии и устройствам для их осуществления. The invention relates to medical equipment, and more specifically to methods of regional bioimpedansometry and devices for their implementation.

Изобретение может быть использовано в реанимации и интенсивной терапии, в ходе оперативного вмешательства, при диагностике экстремальных состояний, для оценки эффективности нагрузочных и лекарственных проб. The invention can be used in intensive care and intensive care, during surgery, in the diagnosis of extreme conditions, to assess the effectiveness of exercise and drug samples.

В настоящее время существует проблема диагностического исследования - неинвазивного, обладающего высокой повторяемостью, точностью и оперативностью оценки физиологических параметров организма на общем и региональном уровнях. Currently, there is a problem of diagnostic research - non-invasive, with high repeatability, accuracy and efficiency of assessing the physiological parameters of the body at the general and regional levels.

Известен способ региональной биоимпедансометрии, осуществляемый путем пропускания через исследуемый регион организма переменного электрического тока с одновременной регистрацией падения напряжения непосредственно в данном регионе [1] Регистрация напряжения в зоне исследуемого региона позволяет получить максимальное значение полезного сигнала. A known method of regional bioimpedansometry, carried out by passing through the studied region of the body an alternating electric current with simultaneous registration of the voltage drop directly in this region [1] Registration of voltage in the region of the studied region allows to obtain the maximum value of the useful signal.

Однако фиксация электродов непосредственно в зоне исследуемого региона осложняет проведение терапевтических процедур и воздействий. However, the fixation of the electrodes directly in the area of the studied region complicates the implementation of therapeutic procedures and influences.

Наиболее близким техническим решением является способ региональной биоимпедансометрии, заключающийся в подаче через конечности в исследуемый регион организма зондирующего переменного тока и одновременном измерении переменного напряжения, пропорционального импедансу, вне исследуемого региона [2] Данный способ позволяет провести региональное измерение импеданса частей торса, используя только лишь наложение электродов на конечности. После последовательного измерения на двух частотах можно произвести оценку количества общей, внеклеточной и внутриклеточной жидкости. The closest technical solution is the method of regional bioimpedansometry, which consists in applying a probing alternating current through the limbs to the studied region of the body and simultaneously measuring an alternating voltage proportional to the impedance outside the region being studied [2] This method allows regional measurement of the impedance of parts of the torso using only superposition electrodes on the limbs. After successive measurements at two frequencies, the amount of total, extracellular and intracellular fluid can be estimated.

Однако данный способ имеет малую помехозащищенность и недостаточную точность измерений, так как полезный сигнал, регистрируемый с конечностей, по которым не проходит ток, имеет малое абсолютное значение. Это обусловлено потерями в тканях организма, так как зондирующий переменный ток (I1), проходя через ткани конечностей, имеющих величины электрического импеданса (Z1, Z2), ткани исследуемого региона, имеющие величину электрического импеданса (Z3), позволяет получить сигнал, пропорциональный Z3, но значительно ослабленный делителем, образованным распределенным импедансом тканей организма, поскольку регистрация напряжения осуществляется на конечностях, через которые не проходит ток.However, this method has low noise immunity and insufficient measurement accuracy, since the useful signal recorded from the extremities through which current does not pass has a small absolute value. This is due to losses in the tissues of the body, since the probing alternating current (I 1 ), passing through the tissues of limbs having electric impedance values (Z 1 , Z 2 ), tissues of the studied region having electric impedance values (Z 3 ), allows to obtain a signal proportional to Z 3 , but significantly weakened by a divider formed by the distributed impedance of body tissues, since voltage is recorded on the extremities through which current does not pass.

Известно устройство для биоимпедансных исследований, содержащее генератор переменного тока, соединенный с электродами, к которым подключен анализатор [3]
Однако данное устройство имеет низкую помехозащищенность, так как помехи, вызванные переходными процессами от прохождения тока по переходу "электрод ткань", полностью регистрируются анализатором, и низкую точность измерений, обусловленную неоднородностью электрического поля в зоне наложения электродов.A device for bio-impedance research, comprising an alternating current generator connected to electrodes to which an analyzer is connected [3]
However, this device has a low noise immunity, since the interference caused by transients from the passage of current through the transition "electrode fabric" is fully recorded by the analyzer, and low measurement accuracy due to the heterogeneity of the electric field in the area of application of the electrodes.

Наиболее близким техническим решением является устройство для биоимпедансометрии, содержащее последовательно соединенные коммутатор, детектор, аналого-цифровой преобразователь и блок обработки и индикации, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора. К коммутатору подключены токовые и потенциальные электроды и генератор переменного тока [2]
Данное устройство позволяет проводить регистрацию сигнала с ослабленным влиянием помех под токовыми электродами и с уменьшенным влиянием неоднородности электрического поля в зоне наложения токовых электродов.The closest technical solution is a device for bioimpedansometry, containing a series-connected switch, a detector, an analog-to-digital converter, and a processing and indication unit, the output of which is connected to the control input of the switch. Current and potential electrodes and an alternator are connected to the switch [2]
This device allows the registration of a signal with a weakened effect of interference under current electrodes and with a reduced effect of electric field inhomogeneity in the area where the current electrodes are applied.

Однако данное устройство позволяет производить через конечности одновременное измерение импеданса и реографических параметров в исследуемом регионе, удаленном от мест наложения электродов. However, this device allows through the extremities to simultaneously measure impedance and rheographic parameters in the studied region, remote from the places of application of the electrodes.

В основу настоящего изобретения положена задача создать способ региональной биоимпедансометрии и устройство для его осуществления, в котором за счет уменьшения влияния неинформативных электрофизиологических параметров организма на величину полезного сигнала повышается точность измерения. The basis of the present invention is to create a method of regional bioimpedansometry and a device for its implementation, in which by reducing the influence of non-informative electrophysiological parameters of the body on the value of the useful signal, the measurement accuracy is increased.

Поставленная задача достигается тем, что в способе региональной биоимпедансометрии, заключающемся в подаче через конечности в исследуемый регион организма зондирующего переменного тока и одновременном измерении переменного напряжения, пропорционального импедансу вне исследуемого региона, производят согласно изобретению измерение падения напряжения на конечностях, через которые проходит ток, и общее падение напряжения на организме, а напряжение, пропорциональное импедансу исследуемого региона, получают из разности между общим падением напряжения и напряжением на конечностях, причем, напряжение на конечностях измеряют относительно конечностей, через которые не проходит ток. The problem is achieved by the fact that in the method of regional bioimpedansometry, which consists in applying a probing alternating current through the limbs to the studied region of the body and simultaneously measuring the alternating voltage proportional to the impedance outside the region being studied, according to the invention, the voltage drop across the limbs through which the current passes is measured and the total drop in stress on the body, and the voltage proportional to the impedance of the studied region is obtained from the difference between the total drop Niemi voltage and the voltage at the extremities, wherein the voltage is measured with respect to the extremities of limbs, through which no current flows.

Благодаря такой схеме измерения уменьшается влияние неинформативных электрофизиологических параметров организма на величину полезного сигнала и повышается точность измерения. Thanks to this measurement scheme, the influence of non-informative electrophysiological parameters of the body on the value of the useful signal is reduced and the measurement accuracy is increased.

Для сокращения времени исследования объемных содержаний жидкости в организме в качестве зондирующего переменного тока может быть использован ток, имеющий две гармонические составляющие. To reduce the time of studying the volumetric fluid contents in the body, a current having two harmonic components can be used as a probing alternating current.

За счет использования переменного тока с двумя гармоническими составляющими осуществляется одновременная оценка биоимпедансных измерений на разных частотах. Тем самым повышается оперативность определения баланса водных секторов. Through the use of alternating current with two harmonic components, the bioimpedance measurements are simultaneously evaluated at different frequencies. This improves the efficiency of determining the balance of water sectors.

Для сокращения времени проведения многофункциональных исследований, включающих реографические параметры, целесообразно дополнительно проводить измерение напряжения относительно точки, в которой напряжение равно половине общего падения напряжения. To reduce the time for multifunctional studies, including rheographic parameters, it is advisable to additionally measure the voltage relative to the point at which the voltage is equal to half the total voltage drop.

Такое измерение напряжения обеспечивает возможность проведения биоимпедансных измерений относительно части исследуемого региона. Например правой или левой, верхней или нижней частей торса. Such a voltage measurement makes it possible to conduct bio-impedance measurements with respect to part of the region under study. For example, the right or left, upper or lower parts of the torso.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для региональной биоимпедансометрии, содержащем генератор переменного тока, к выходу которого подключены токовые электроды, последовательно соединенные коммутатор, детектор, аналого-цифровой преобразователь и блок обработки и индикации, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, а также региональные потенциальные электроды и периферические потенциальные электроды, соединенные с сигнальными входами коммутатора, согласно изобретению содержит делитель напряжения, включенный между региональными потенциальными электродами, выход которого соединен с дополнительным сигнальным входом коммутатора. The problem is also solved by the fact that in the device for regional bioimpedansometry, containing an alternating current generator, to the output of which are connected current electrodes, series-connected switch, detector, analog-to-digital converter and processing and indication unit, the output of which is connected to the control input of the switch, and also regional potential electrodes and peripheral potential electrodes connected to the signal inputs of the switch, according to the invention contains a voltage divider I, connected between the regional potential electrodes, the output of which is connected to the additional signal input of the switch.

Такое устройство с включением делителя напряжения обеспечивает возможность без подключения дополнительных электродов к пациенту проводить биоимпедансные исследования частей торса -правой или левой, верхней или нижней. Such a device with the inclusion of a voltage divider provides the ability, without connecting additional electrodes to the patient, to conduct bio-impedance studies of the torso parts — right or left, upper or lower.

Кроме этого, такое устройство обеспечивает сокращение времени проведения многофункциональных исследований, включающих реографические параметры. In addition, this device provides a reduction in the time of multifunctional studies, including rheographic parameters.

Целесообразно, чтобы детектор содержал последовательно соединенные фильтр низких частот, вход которого является входом детектора, усилитель селективный и блок детектирования реосигнала и последовательно соединенные фильтр верхних частот, вход которого соединен с входом фильтра нижних частот и блок детектирования высокочастотного сигнала, а также блок детектирования низкочастотного сигнала, вход которого соединен с выходом фильтра низких частот, причем выходы блока детектирования реосигнала, блока детектирования низкочастотного сигнала и блока детектирования высокочастотного сигнала являются выходами детектора. It is advisable that the detector contains a series-connected low-pass filter, the input of which is the input of the detector, a selective amplifier and a re-signal detection unit and a series-connected high-pass filter, the input of which is connected to the low-pass filter input and a high-frequency signal detection unit, as well as a low-frequency signal detection unit the input of which is connected to the output of the low-pass filter, the outputs of the rheosignal detection unit, the low-frequency detection unit with and drove the RF signal detection unit are the detector outputs.

Такое выполнение детектора с включением канала, образованного усилителем селективным и блоком детектирования реографического сигнала, обеспечивает возможность проведения биоимпедансометрических исследований в широком диапазоне амплитуд импеданса. This embodiment of the detector with the inclusion of the channel formed by the selective amplifier and the detection unit of the rheographic signal provides the possibility of bioimpedance studies in a wide range of amplitudes of the impedance.

На фиг. 1 приведена эквивалентная схема замещения тканей организма при проведении биоимпедансных измерений; на фиг. 2 функциональная схема устройства для биоимпедансных измерений; на фиг. 3 функциональная схема выполнения детектора. In FIG. Figure 1 shows an equivalent circuit for replacing body tissues during bioimpedance measurements; in FIG. 2 is a functional diagram of a device for bioimpedance measurements; in FIG. 3 functional diagram of the detector.

Способ региональной биоимпедансометрии осуществляется следующим образом. The method of regional bioimpedansometry is as follows.

Исходя из заданного региона исследований, токовые электроды 1 и 2 (фиг. 1) фиксируют на дистальные части конечностей 3 и 4, которые наиболее близко прилегают к региону 5 исследований. Например, при исследовании органов грудной клетки, токовые электроды 1 и 2 фиксируют на запястьях рук. Региональные потенциальные электроды 1 и 2 фиксируют на запястьях рук. Региональные потенциальные электроды 6 и 7 фиксируют относительно токовых электродов со стороны основания конечности. Периферические потенциальные электроды 8 и 9 фиксируют на дистальных частях конечностей 10 и 11, по которым не проходит ток. В случае исследования органов грудной клетки на ногах. Based on a given research region, current electrodes 1 and 2 (Fig. 1) are fixed on the distal parts of limbs 3 and 4, which are closest to the study region 5. For example, when examining the chest organs, the current electrodes 1 and 2 are fixed on the wrists. Regional potential electrodes 1 and 2 are fixed on the wrists. Regional potential electrodes 6 and 7 are fixed relative to the current electrodes from the side of the base of the limb. The peripheral potential electrodes 8 and 9 are fixed on the distal parts of the limbs 10 and 11, through which no current flows. In the case of examination of the organs of the chest on the legs.

Производят измерение падений напряжений: U1, U2 и U0 согласно схеме (фиг. 1). Напряжения U1 и U2 будут соответствовать падению напряжений на конечностях 3 и 4, т.е. на сопротивлениях Z1 и Z2 (при условии, если входное сопротивление измерителя значительно больше сопротивления тканей тела).Measure the voltage drop: U 1 , U 2 and U 0 according to the scheme (Fig. 1). Stresses U 1 and U 2 will correspond to a voltage drop on limbs 3 and 4, i.e. at the resistances Z 1 and Z 2 (provided that the input resistance of the meter is significantly greater than the resistance of body tissues).

В дальнейшем вычитают из общего падения напряжения U0 напряжения U1 и U2 на конечностях 3 и 4, получают искомую величину напряжения U3, пропорциональную импедансу Z3 исследуемого региона 5.Subsequently, the voltage U 1 and U 2 on the extremities 3 and 4 are subtracted from the total voltage drop U 0 and the desired voltage U 3 is obtained, which is proportional to the impedance Z 3 of the studied region 5.

Для оценки объемных содержаний жидкости организма в качестве зондирующего сигнала используют переменный электрический ток, содержащий, как минимум, сумму двух гармонических составляющих. Частота одной из них выбирается в нижней части диапазона используемых частот, например 20 кГц, а частота второй составляющей выбирается из верхней части диапазона, например 500 кГц. To assess the volumetric contents of body fluid, an alternating electric current containing at least the sum of two harmonic components is used as a probe signal. The frequency of one of them is selected at the bottom of the range of frequencies used, for example, 20 kHz, and the frequency of the second component is selected from the top of the range, for example, 500 kHz.

Измерив амплитуды двух частотных составляющих на основании известных методик, производят следующие вычисления:
объем общей жидкости в организме (V0);
объем внеклеточной жидкости в организме (V1);
объем внутриклеточной жидкости в организме (V2).By measuring the amplitudes of the two frequency components based on known techniques, the following calculations are performed:
the amount of total fluid in the body (V 0 );
the volume of extracellular fluid in the body (V 1 );
the volume of intracellular fluid in the body (V 2 ).

Данные вычисления производятся по известным формулам, например по Томассету:
V0=0,23 к L2/(Z1+Z3+Z4);

Figure 00000002

V2 V0 V1,
где L рост пациента в см;
Z1 импеданс левой руки на высокой частоте;
Z3 импеданс торса на высокой частоте;
Z4 импеданс левой ноги на высокой частоте;
Figure 00000003
импеданс левой руки на низкой частоте;
Figure 00000004
импеданс торса на низкой частоте;
Figure 00000005
импеданс левой ноги на низкой частоте;
k относительный частотный коэффициент.These calculations are performed according to well-known formulas, for example, according to Tomasset:
V 0 = 0.23 to L 2 / (Z 1 + Z 3 + Z 4 );
Figure 00000002

V 2 V 0 V 1 ,
where L is the height of the patient in cm;
Z 1 impedance of the left hand at high frequency;
Z 3 torso impedance at high frequency;
Z 4 impedance of the left leg at high frequency;
Figure 00000003
impedance of the left hand at a low frequency;
Figure 00000004
torso impedance at low frequency;
Figure 00000005
impedance of the left leg at a low frequency;
k relative frequency coefficient.

Измерение реографического сигнала, характеризующего гемодинамические параметры исследуемого региона 5, осуществляется следующим образом:
На пациенте дополнительно фиксируют реографический потенциальный электрод 12. Данный электрод 12 располагают в зоне, где напряжение приблизительно равно половине величины общего падения напряжения. При исследовании органов грудной клетки такой зоной может служить голова или шея пациента. Измерение двух реографических сигналов производят между конечностями 10 и 11, на которых расположены периферические потенциальные электроды 8 и 9, и реографическим электродом 12. Напряжения, зарегистрированные таким образом, будут пропорциональны реографическим составляющим правой и левой частей грудной клетки. Это обусловлено тем, что происходит регистрация падения напряжения на половинах исследуемой зоны через ткани организма, сопротивление которых значительно меньше входного сопротивления измерителя.The measurement of the rheographic signal characterizing the hemodynamic parameters of the studied region 5 is carried out as follows:
A potential reographic potential electrode 12 is additionally fixed on the patient. This electrode 12 is located in an area where the voltage is approximately equal to half the magnitude of the total voltage drop. When examining the chest organs, the head or neck of the patient can serve as such an area. Two rheographic signals are measured between the limbs 10 and 11, on which the peripheral potential electrodes 8 and 9 are located, and the rheographic electrode 12. The stresses recorded in this way will be proportional to the rheographic components of the right and left parts of the chest. This is due to the fact that the voltage drop is recorded in half of the studied zone through the body tissues, the resistance of which is much less than the input resistance of the meter.

При исследованиях правой или левой половин туловища реографический электрод 13 фиксируют в области боковой проекции диафрагмы. In studies of the right or left half of the body, the rheographic electrode 13 is fixed in the area of the lateral projection of the diaphragm.

При исследованиях органов малого таза точку с напряжением, равным половине общего падения напряжения, получают с помощью делителя напряжения, включенного между региональными потенциальными электродами 8 и 9. In studies of the pelvic organs, a point with a voltage equal to half the total voltage drop is obtained using a voltage divider connected between the regional potential electrodes 8 and 9.

Пример 1. Больной С. 46 лет. Проводилось биоимпедансное исследование баланса жидкостей. Токовые электроды были зафиксированы на тыльной стороне ладоней левой руки и верхней поверхности стопы левой ноги. Потенциальные региональные электроды на запястье левой руки и проксимальнее голеностопа левой ноги. Потенциальные периферические электроды на запястье правой руки и голени правой ноги. В качестве зондирующего сигнала использовали переменный ток, содержащий сумму двух гармоник с частотами 20 кГц и 500 кГц. Величина тока составляла 1 мА. Измеряли отдельно напряжения с частотой 20 и 500 кГц. Example 1. Patient S. 46 years. A bioimpedance study of fluid balance was carried out. Current electrodes were fixed on the back of the palms of the left hand and the upper surface of the foot of the left leg. Potential regional electrodes on the wrist of the left hand and proximal to the ankle of the left foot. Potential peripheral electrodes on the wrist of the right hand and lower leg of the right leg. An alternating current containing the sum of two harmonics with frequencies of 20 kHz and 500 kHz was used as the probing signal. The current value was 1 mA. The voltages with a frequency of 20 and 500 kHz were measured separately.

Получили следующие величины:
общее напряжение (левая рука левая нога) 454 мВ (20 кГц), 366 мВ (500 кГц);
напряжение на левой руке 258 мВ (20 кГц), 212 мВ (500 кГц);
напряжение на левой ноге 170 мВ (20 кГц), 136 мВ (500 кГц).Received the following values:
total voltage (left hand left leg) 454 mV (20 kHz), 366 mV (500 kHz);
voltage on the left hand 258 mV (20 kHz), 212 mV (500 kHz);
the voltage on the left leg is 170 mV (20 kHz), 136 mV (500 kHz).

Получили (по Томассету) следующие величины: V0 40,5 л; V1 15,4 л; V2 25,1 л.Received (according to Tomasset) the following values: V 0 40.5 l; V 1 15.4 L; V 2 25.1 l.

Пример 2. Больная В. 30 лет. Проводилось послеоперационное биоимпедансное наблюдение области малого таза. Токовые электроды были зафиксированы на голенях, потенциальные региональные электроды на голенях, но проксимальнее токовых, а потенциальные периферические электроды на запястьях. Параметры зондирующего тока аналогичны, как в примере 1. Example 2. Patient C. 30 years. Postoperative bioimpedance observation of the pelvic area was performed. Current electrodes were fixed on the legs, potential regional electrodes on the legs, but proximal to the current, and potential peripheral electrodes on the wrists. The probing current parameters are similar, as in example 1.

Получили следующие величины:
общее напряжение (правая нога левая нога) 166 мВ (20 кГц);
падение напряжения на правой ноге 78 мВ (20 кГц);
падение напряжения на левой ноге 76 мВ (20 кГц).Received the following values:
total voltage (right leg left leg) 166 mV (20 kHz);
voltage drop on the right leg 78 mV (20 kHz);
voltage drop on the left leg 76 mV (20 kHz).

Измеряли реографический сигнал относительно делителя напряжения, включенного между потенциалльными электродами на ногах. A rheographic signal was measured relative to a voltage divider connected between the potential electrodes on the legs.

Получили следующие величины:
реосигнал на левой стороне 7,2 мОм;
реосигнал на правой стороне 6,1 мОм.Received the following values:
re-signal on the left side of 7.2 mOhm;
re-signal on the right side is 6.1 mOhm.

Измеренные величины позволили рассчитать величину асимметрии кровообращения в левой и правой частях исследуемого региона 18
Пример 3. Больной П. 45 лет. Проводились исследования по динамическому наблюдению восстановительного процесса после травмы левого бедра. Токовые электроды были зафиксированы на левой руке и голени левой ноги, потенциальный региональный электрод на голени левой ноги, потенциальные периферические электроды на правой руке и правой ноге. Параметры зондирующего тока аналогично, как в примере 1.The measured values made it possible to calculate the magnitude of the asymmetry of blood circulation in the left and right parts of the studied region 18
Example 3. Patient P. 45 years. Studies were conducted on the dynamic observation of the recovery process after an injury of the left thigh. Current electrodes were fixed on the left arm and lower leg shafts, a potential regional electrode on the left leg tibia, and potential peripheral electrodes on the right arm and right leg. The probing current parameters are the same as in example 1.

Получили следующие величины:
общее напряжение (левая нога правая рука) 71 мВ (20 кГц), 54 мВ (500 кГц);
напряжение на торсе (правая нога правая рука) 20 мВ (20 кГц), 13 мВ (500 кГц);
напряжение на левой ноге (разность предыдущих) 35 мВ (20 кГц), 29 мВ (500 кГц).Received the following values:
total voltage (left leg right hand) 71 mV (20 kHz), 54 mV (500 kHz);
voltage on the torso (right leg right hand) 20 mV (20 kHz), 13 mV (500 kHz);
tension on the left leg (previous difference) 35 mV (20 kHz), 29 mV (500 kHz).

Асимметрия по отношению к аналогичным измерениям для правой ноги составила 12
Через 5 дн проведены повторные исследования, в результате которых показания для левого бедра составили: 41 мВ (20 кГц), 34 мВ (500 кГц).The asymmetry with respect to similar measurements for the right leg was 12
After 5 days, repeated studies were conducted, as a result of which the indications for the left thigh were: 41 mV (20 kHz), 34 mV (500 kHz).

Асмиметрия уменьшилась и по отношению к аналогичным измерениям для правой ноги составила 5
Устройство для региональной биоимпедансометрии согласно изобретению содержит (фиг. 2) генератор 14 переменного тока, к которому подключены токовые электроды 1 и 2. Региональные потенциальные электроды 6 и 7 и периферические потенциальные электроды 8 и 9 подключены к коммутатору 15.Asymmetry decreased and in relation to the same measurements for the right leg was 5
The device for regional bioimpedance measurement according to the invention comprises (Fig. 2) an alternating current generator 14 to which current electrodes 1 and 2 are connected. Regional potential electrodes 6 and 7 and peripheral potential electrodes 8 and 9 are connected to the switch 15.

К коммутатору 15 подключены последовательно соединенные между собой детектор 16, аналоговый преобразователь 17 и блок 18 обработки и индикации, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 15. Между региональными потенциальными электродами 6 и 7 подключен делитель 19 напряжения, выход которого подключен к коммутатору 15. A detector 16, an analog converter 17, and a processing and indication unit 18 are connected to the switch 15 in series, the output of which is connected to the control input of the switch 15. A voltage divider 19 is connected between the regional potential electrodes 6 and 7, the output of which is connected to the switch 15.

Детектор 16 (фиг. 3) согласно изобретению содержит последовательно соединенные между собой фильтр 20 низких частот, селективный усилитель 21 и блок 22 детектирования реографического сигнала. К выходу фильтра 20 низких частот подключен блок 23 детектирования низкочастотного сигнала. Параллельно с фильтром 20 низких частот подключен фильтр 24 высоких частот, последовательно с которым соединен блок 25 детектирования высокочастотного сигнала. Выходы блоков 22, 23 и 25 являются независимыми выходами детектора 16, а объединенные входы фильтра 20 низких частот и фильтра 24 высоких частот являются общим выходом детектора 16. The detector 16 (Fig. 3) according to the invention comprises a low-pass filter 20, a selective amplifier 21, and a rheographic signal detection unit 22 connected in series. A low-frequency signal detecting unit 23 is connected to the output of the low-pass filter 20. In parallel with the low-pass filter 20, a high-pass filter 24 is connected, in series with which a high-frequency signal detecting unit 25 is connected. The outputs of the blocks 22, 23 and 25 are independent outputs of the detector 16, and the combined inputs of the low-pass filter 20 and the high-pass filter 24 are the common output of the detector 16.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В соответствии с выбранной методикой исследования с генератора 14 (фиг. 2) на электроды 1 и 2 подают переменный зондирующий ток. Например, для определения объемного содержания внеклеточной и внутриклеточной жидкостей в тканях организма токовый сигнал содержит сумму двух гармонических колебаний с частотами 20 кГц и 500 кГц, при этом нижняя частота 20 кГц может использоваться для измерения реографических параметров. Электроды 6 9 воспринимают потенциалы, возникающие на поверхности кожи пациента вследствие прохождения через ткани переменного зондирующего тока. Сигнал от блока 18 через коммутатор 15 задает комбинации подключения электродов 6 9 и выхода делителя 19 к входам детектора 16. Последовательность и комбинации подключения определяются выбранной методикой исследований. С целью максимального сокращения времени исследования электроды 6 9 и выход делителя 19 могут одновременно подключаться к входам детектора 16, который в данном случае должен быть выполнен многоканальным, что позволяет проводить параллельную обработку нескольких сигналов. In accordance with the selected research methodology from the generator 14 (Fig. 2) to the electrodes 1 and 2 serves an alternating probing current. For example, to determine the volumetric content of extracellular and intracellular fluids in body tissues, the current signal contains the sum of two harmonic oscillations with frequencies of 20 kHz and 500 kHz, while the lower frequency of 20 kHz can be used to measure rheographic parameters. Electrodes 6 9 perceive potentials arising on the surface of the patient’s skin due to the passage of alternating probe current through the tissues. The signal from block 18 through the switch 15 sets the combination of connecting the electrodes 6 9 and the output of the divider 19 to the inputs of the detector 16. The sequence and combinations of connections are determined by the chosen research methodology. In order to minimize research time, the electrodes 6 9 and the output of the divider 19 can simultaneously be connected to the inputs of the detector 16, which in this case must be multi-channel, which allows parallel processing of several signals.

Детектор 16 (фиг. 3) осуществляет обработку сигналов по известным в биоимпедансометрии алгоритмам: производится детектирование частотных и амплитудных составляющих зондирующего сигнала. Фильтр 20 выделяет из общего сигнала, снимаемого с пациента, низкочастотную составляющую (20 кГц), а фильтр 24 высокочастотную составляющую (500 кГц). Усилитель 21 производит дополнительное усиление сигнала и частотную фильтрацию, необходимые для устойчивой работы блока 22 и регистрации реографического сигнала. Блоки 25 и 23 детектируют соответственно высокочастотную и низкочастотную составляющие общего сигнала. The detector 16 (Fig. 3) processes the signals according to algorithms known in bioimpedanceometry: the frequency and amplitude components of the probe signal are detected. Filter 20 extracts a low-frequency component (20 kHz) from a common signal taken from a patient, and a high-frequency component (500 kHz) filter 24. The amplifier 21 produces additional signal amplification and frequency filtering necessary for the stable operation of block 22 and registration of the rheographic signal. Blocks 25 and 23 detect, respectively, the high-frequency and low-frequency components of the overall signal.

Аналого-цифровой преобразователь 17 (фиг. 2) осуществляет преобразование сигналов с выхода детектора 16 в код, который поступает на вход блока 18. Блок 18, используя цифровые значения (коды) измеренных величин по известным в биоимпедансометрии методикам, производит вычисления и индикацию полученных физиологических параметров. Периодичность вычисления и индикации параметров, а следовательно и логика работы коммутатора 15, определяется программным и функциональным выполнением блока 18. An analog-to-digital converter 17 (Fig. 2) converts the signals from the output of the detector 16 to a code that is supplied to the input of block 18. Block 18, using the digital values (codes) of the measured values according to methods known in bioimpedanceometry, calculates and displays the obtained physiological parameters. The frequency of calculation and indication of the parameters, and hence the logic of the switch 15, is determined by the software and functional execution of block 18.

Таким образом, предложенные способ региональной биоимпедансометрии и устройство для его осуществления позволяют повысить точность измерений при проведении биоимпедансных исследований, включая параметры, характеризующие баланс жидкостей в организме, и оценки некоторых параметров гемодинамики, а также сократить время комплексных исследований. Thus, the proposed method of regional bioimpedansometry and a device for its implementation can improve the accuracy of measurements during bioimpedance studies, including parameters characterizing the balance of fluids in the body, and estimates of some hemodynamic parameters, as well as reduce the time of complex studies.

Источники информации
1. Патент SU N 1708298 кл. A 61 B 5/05, 1988.Sources of information
1. Patent SU N 1708298 class. A 61 B 5/05, 1988.

2. Патент SU N 1826864 кл. A 61 B 5/05, 1990. 2. Patent SU N 1 826 864 class. A 61 B 5/05, 1990.

3. Науменко А.И. Скотников В.В. Основы электроплетизмографии, Л. 1975. 3. Naumenko A.I. Skotnikov V.V. Fundamentals of electropletismography, L. 1975.

Claims (5)

1. Способ региональной биоимпедансометрии, заключающийся в подаче через конечности в исследуемый регион организма зондирующего переменного тока и одновременном измерении переменного напряжения вне исследуемого региона, отличающийся тем, что измеряют падение напряжения на конечностях, через которые проходит ток, и общее падение напряжения на организме, а напряжение, пропорциональное импедансу исследуемого региона, получают из разности между общим падением напряжения и напряжениями на конечностях, причем напряжение на конечностях измеряют относительно соответствующих конечностей, через которые не проходит ток. 1. The method of regional bioimpedansometry, which consists in supplying through the limbs to the studied region of the body a probing alternating current and simultaneously measuring the alternating voltage outside the studied region, characterized in that they measure the voltage drop across the limbs through which the current passes and the total voltage drop across the body, and voltage proportional to the impedance of the region under study is obtained from the difference between the total voltage drop and the voltage on the limbs, and the voltage on the limbs Lost in relation to the corresponding limbs through which current does not pass. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве зондирующего переменного тока используют ток, имеющий две гармонические частотные составляющие. 2. The method according to claim 1, characterized in that a current having two harmonic frequency components is used as a probing alternating current. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерения напряжения в конечностях, через которые не проходит ток, производят относительно точки, в которой переменное напряжение равно половине величины общего падения напряжения на организме. 3. The method according to claim 1, characterized in that the voltage measurements in the limbs through which the current does not pass, are relative to the point at which the alternating voltage is equal to half the magnitude of the total voltage drop in the body. 4. Устройство для региональной биоимпедансометрии, содержащее генератор переменного тока, к выходу которого подключены токовые электроды, последовательно соединенные коммутатор, детектор, аналого-цифровой преобразователь и блок обработки и индикации, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, региональные и периферические потенциальные электроды соединены с сигнальными входами коммутатора, отличающееся тем, что оно содержит делитель напряжения, включенный между региональными потенциальными электродами, выход которого соединен с дополнительным сигнальным входом коммутатора. 4. A device for regional bioimpedanceometry, comprising an alternating current generator, to the output of which are connected current electrodes, a series-connected switch, a detector, an analog-to-digital converter and a processing and indication unit, the output of which is connected to the control input of the switch, regional and peripheral potential electrodes are connected to signal inputs of the switch, characterized in that it contains a voltage divider connected between the regional potential electrodes, the output of which connected to the additional signal input of the switch. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что детектор содержит последовательно соединенные фильтр низких частот, усилитель селективный и блок детектирования реосигнала и последовательно соединенные фильтр высоких частот, вход которого соединен с входом фильтра низких частот, и блок детектирования высокочастотного сигнала, а также блок детектирования низкочастотного сигнала, вход которого соединен с выходом фильтра низких частот, вход которого является входом детектора, причем выходы блока детектирования реосигнала, блока детектирования низкочастотного сигнала и блока детектирования высокочастотного сигнала являются выходами детектора. 5. The device according to claim 4, characterized in that the detector comprises a series-connected low-pass filter, a selective amplifier and a re-signal detection unit and a series-connected high-pass filter, the input of which is connected to the input of the low-pass filter, and a high-frequency signal detection unit, and a low-frequency signal detecting unit, the input of which is connected to the output of a low-pass filter, the input of which is the detector input, and the outputs of the re-signal detection unit, the detection unit The low-frequency signal and the high-frequency signal detection unit are the outputs of the detector.
RU9696108462A 1996-04-29 1996-04-29 Method of regional bioimpedometry and device intended for its realization RU2094013C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9696108462A RU2094013C1 (en) 1996-04-29 1996-04-29 Method of regional bioimpedometry and device intended for its realization
PCT/RU1996/000281 WO1997040743A1 (en) 1996-04-29 1996-09-30 Method for local measurement of bioimpedance and device for implementing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9696108462A RU2094013C1 (en) 1996-04-29 1996-04-29 Method of regional bioimpedometry and device intended for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2094013C1 true RU2094013C1 (en) 1997-10-27
RU96108462A RU96108462A (en) 1998-01-20

Family

ID=20179958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU9696108462A RU2094013C1 (en) 1996-04-29 1996-04-29 Method of regional bioimpedometry and device intended for its realization

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2094013C1 (en)
WO (1) WO1997040743A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003057036A1 (en) * 2002-01-11 2003-07-17 Dmitry Viktorovich Nikolaev Regional bioimpedancemetry method
RU2503409C1 (en) * 2012-07-11 2014-01-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Method of determining progression of cancer of abdominal cavity organs
WO2015169911A1 (en) * 2014-05-07 2015-11-12 Koninklijke Philips N.V. Method and apparatus for estimating the fluid content of part of the body of a subject

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2191285A1 (en) * 1996-11-26 1998-05-26 Philip Maurice Church Electrode arrangement for electrical impedance tomography system
RU2547961C1 (en) * 2014-02-10 2015-04-10 Виталий Юрьевич Мишланов Method for structure functional heart study and chronic cardiac failure diagnosis by means of high-frequency electrical impedance analysis

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE455043B (en) * 1982-04-22 1988-06-20 Karolinska Inst DEVICE FOR MONITORING THE LIQUID BALANCE OF THE HUMAN BODY BY MEASURING THE IMPEDANCE OF THE BODY
EP0249825B1 (en) * 1986-06-16 1991-11-06 Pacesetter AB Device for impedance measurement at body tissues
SU1708298A1 (en) * 1988-12-29 1992-01-30 Научно-Производственное Объединение По Радиоэлектронной Медицинской Аппаратуре Device for determining the bioobject hydration degree
US5335667A (en) * 1992-11-20 1994-08-09 University Of Utah Research Foundation Method and apparatus for determining body composition using bioelectrical impedance

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1708298, кл. A 61 B В 5/05, 1992. Патент СССР N 1826864, кл. А 61 В 5/05, 1993. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003057036A1 (en) * 2002-01-11 2003-07-17 Dmitry Viktorovich Nikolaev Regional bioimpedancemetry method
RU2503409C1 (en) * 2012-07-11 2014-01-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Method of determining progression of cancer of abdominal cavity organs
WO2015169911A1 (en) * 2014-05-07 2015-11-12 Koninklijke Philips N.V. Method and apparatus for estimating the fluid content of part of the body of a subject
CN106456042A (en) * 2014-05-07 2017-02-22 皇家飞利浦有限公司 Method and apparatus for estimating the fluid content of part of the body of a subject

Also Published As

Publication number Publication date
WO1997040743A1 (en) 1997-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6351504B2 (en) Device for obtaining cardiovascular information by measuring between two limbs
US5203344A (en) Method and apparatus for taking bioelectrical impedance measurements using proximally positioned electrodes
US9808168B2 (en) Method and system for non-invasive measurement of cardiac parameters
US3874368A (en) Impedance plethysmograph having blocking system
RU2127075C1 (en) Method for producing tomographic image of body and electrical-impedance tomographic scanner
JP3844779B2 (en) Method and apparatus for noninvasively measuring hematocrit
US20060247543A1 (en) High resoution bio-impedance device
Gonzalez-Landaeta et al. Heart rate detection from plantar bioimpedance measurements
US10709350B2 (en) Body impedance measuring device
Pittella et al. Metrological characterization of a combined bio-impedance plethysmograph and spectrometer
JP2003116805A (en) Electric characteristic measuring system
KR101324560B1 (en) Multi-channel impedance measuring method and device
RU2094013C1 (en) Method of regional bioimpedometry and device intended for its realization
Ghosh et al. Electrical impedance plethysmography based device for aortic pulse monitoring
Batra et al. A novel method for heart rate measurement using bioimpedance
JP3636825B2 (en) Body fat measuring device
RU2664633C2 (en) Device for measuring electrical impedance in parts of body
Kamat et al. Multi-frequency and multi-segment bio-impedance measurement using tetra-polar electrode setup
Tedner Automatic recording of biological impedances
Piuzzi et al. Comparison among low-cost portable systems for thoracic impedance plethysmography
JP3461646B2 (en) Body fat measurement device
UA144016U (en) METHOD OF COMPLEX BIOIMPEDANSOMETRY
RU2134533C1 (en) Device for determination of cutaneous blood flow
RU2204938C1 (en) Method for regional bioimpedansometry
Corciova et al. Hemodynamic monitoring using peripheral impedance plethysmography