RU2273452C2 - Method for diagnosing water balance disorders in extracellular fluid of body - Google Patents

Method for diagnosing water balance disorders in extracellular fluid of body Download PDF

Info

Publication number
RU2273452C2
RU2273452C2 RU2004119159/14A RU2004119159A RU2273452C2 RU 2273452 C2 RU2273452 C2 RU 2273452C2 RU 2004119159/14 A RU2004119159/14 A RU 2004119159/14A RU 2004119159 A RU2004119159 A RU 2004119159A RU 2273452 C2 RU2273452 C2 RU 2273452C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
impedance
volume
trunk
thoracic
extracellular fluid
Prior art date
Application number
RU2004119159/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004119159A (en
Inventor
Александр Михайлович Фомин (RU)
Александр Михайлович Фомин
Евгений Николаевич Капитанов (RU)
Евгений Николаевич Капитанов
Александр Николаевич Чемерис (RU)
Александр Николаевич Чемерис
Руслан Викторович Кошелев (RU)
Руслан Викторович Кошелев
Григорий Владимирович Абрин (RU)
Григорий Владимирович Абрин
Виктор Францевич Пфаф (RU)
Виктор Францевич Пфаф
Дмитрий Викторович Николаев (RU)
Дмитрий Викторович Николаев
Елена Михайловна Строителева (RU)
Елена Михайловна Строителева
Original Assignee
Государственное учреждение Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского
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 Государственное учреждение Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского filed Critical Государственное учреждение Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского
Priority to RU2004119159/14A priority Critical patent/RU2273452C2/en
Publication of RU2004119159A publication Critical patent/RU2004119159A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2273452C2 publication Critical patent/RU2273452C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: method involves measuring human body dimensions, electric impedance of legs ZL, trunk ZT and arms ZA in sounding them with low frequency current and potential electrodes placed on distal extremity parts, determining extracellular fluid volume of human body parts with additional current electrodes being placed on the left and right sides of the neck. Sounding currents are passed through in turn between the neck and leg electrodes on the same side. Total impedance of the right trunk part and leg ZRTL and one of the left trunk part and leg ZLTL. Trunk impedance is determined as ZT = 0.5(ZRTL + ZLTL - ZL). Combined impedance ZCT of arms and thoracic trunk part is measured when passing sounding current from arm to arm. Thoracic trunk part impedance is determined as ZTT= ZCT - ZA. Extracellular fluid volume of abdominal trunk part is determined as difference VA of trunk volume VT and thoracic trunk part VTT. When calculating trunk volume, geometric body size is taken as distance l from plane passing through upper arm surface to the middle of radiocarpal articulation when the arm is arranged along the trunk. When calculating thoracic trunk part volume, the value is equal to 0.4*l. Water balance disorders in extracellular fluid of body are is found to take place with discrepancy in extracellular fluid volume ratios of trunk to the thoracic part volume is equal to 1.77±0.05 in men and to 1.78±0.06 in women.
EFFECT: high accuracy of the method.
2 dwg, 5 tbl

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к неинвазивным методам определения объемов жидкости в частях тела, в которых в качестве зондирующего сигнала используется переменный электрический ток.The invention relates to medicine, namely to non-invasive methods for determining fluid volumes in parts of the body in which an alternating electric current is used as a probing signal.

Современные методы диагностики позволяют проводить разносторонние исследования, не нарушая целостности кожного покрова у больного. Это достигается за счет использования зондирующих излучений, обладающих высокой проникающей способностью, например: рентгеновское, ультразвуковое или магнитное, а также электрического тока. В результате взаимодействия с тканями организма сигналы зондирующих излучений изменяют свои параметры, на основании чего удается получить ряд характеристик, отражающих строение организма и состояние органов и тканей.Modern diagnostic methods make it possible to conduct comprehensive studies without violating the integrity of the skin of the patient. This is achieved through the use of probe radiation with high penetrating power, for example: x-ray, ultrasound or magnetic, as well as electric current. As a result of interaction with body tissues, the signals of the probe radiation change their parameters, on the basis of which it is possible to obtain a number of characteristics that reflect the structure of the body and the state of organs and tissues.

Известен способ определения объемов жидкости тела при гемодиализе, осуществляемый путем измерения импеданса ног на низкой и высокой частотах и определения объемов внеклеточной, клеточной и общей жидкости организма на основании взаимосвязи импеданса с объемом электропроводящей жидкости в измеряемой части тела, по которым можно судить о водном равновесии организма (K.Sakamoto, H.Kanai, K.Sakurai Estimation of the fluid distribution change during hemodialysis by the electrical admittance method. Oslo, Proceedings of the XI international conference on electrical bioimpedance, 2001, 377-380).A known method for determining the volume of body fluid during hemodialysis is carried out by measuring the impedance of the legs at low and high frequencies and determining the volumes of extracellular, cellular and total body fluids based on the relationship of impedance with the volume of electrically conductive fluid in the measured part of the body, which can be used to judge the body's water balance (K.Sakamoto, H. Kanai, K.Sakurai Estimation of the fluid distribution change during hemodialysis by the electrical admittance method. Oslo, Proceedings of the XI international conference on electrical bioimpedance, 2001, 377-380).

Недостатком этого метода является низкая точность, обусловленная тем, что объемы жидкости всего организма оценивают косвенным путем, дополнительно используя параметры изменения показателей крови (гематокрит).The disadvantage of this method is the low accuracy due to the fact that the fluid volumes of the whole organism are estimated indirectly, additionally using the parameters of the change in blood parameters (hematocrit).

Ближайшим аналогом является способ определения нарушения водного баланса внеклеточной жидкости туловища с помощью устройства для определения объемного содержания внеклеточной жидкости в тканях биообъекта (Патент SU №1826864, кл. А 61 В 5/05, опубл. 1993 г.), заключающийся в измерении роста (геометрического размера тела), наложении потенциальных и токовых электродов на дистальные части конечностей, измерении импеданса рук, туловища и ног при зондировании тканей током низкой частоты и определении на основании измеренных параметров объемов внеклеточной жидкости.The closest analogue is a method for determining the violation of the water balance of the extracellular fluid of the body using a device for determining the volumetric content of extracellular fluid in the tissues of a biological object (Patent SU No. 1826864, class A 61 B 5/05, publ. 1993), which consists in measuring growth ( geometric size of the body), imposing potential and current electrodes on the distal parts of the limbs, measuring the impedance of the arms, trunk and legs when probing tissues with a low-frequency current and determining, based on the measured parameters, extracellular volumes full-time fluid.

Недостатком данного способа является низкая точность определения объема жидкости туловища и объемов в верхней (торакальной) и нижней (абдоминальной) его частях, которая обусловлена высокой неравномерностью распределения зондирующего тока в туловище, что не позволяет точно определить нарушение водного баланса туловища. Дополнительно неравномерность распределения плотности тока возникает вследствие того, что ткани торакальной и абдоминальной областей значительно отличаются, как по анатомическому строению, так и по количеству жидкости, содержащейся в них, например, торакальная область в значительной мере заполнена воздушным объемом трахеи и легких.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the volume of body fluid and volumes in the upper (thoracic) and lower (abdominal) parts, which is due to the high uneven distribution of the probe current in the body, which does not allow to accurately determine the violation of the water balance of the body. Additionally, the uneven distribution of the current density arises due to the fact that the tissues of the thoracic and abdominal regions differ significantly both in the anatomical structure and in the amount of fluid contained in them, for example, the thoracic region is largely filled with the air volume of the trachea and lungs.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков за счет повышения точности определения объемов внеклеточной жидкости туловища и его торакальной и абдоминальной областей путем обеспечения равномерности распределения зондирующего тока в объеме туловища и использования при определении объемов частей туловища более точных величин, характеризующих геометрические размеры туловища.The objective of the invention is to eliminate these drawbacks by increasing the accuracy of determining the volume of extracellular fluid of the body and its thoracic and abdominal regions by ensuring uniform distribution of the probe current in the body volume and using more accurate values characterizing the geometric dimensions of the body when determining the volume of parts of the body.

Для этого в способе определения нарушения водного баланса внеклеточной жидкости туловища, включающем измерение геометрического размера тела, электрического импеданса рук ZP, туловища ZT и ног ZH при их зондировании током низкой частоты посредством токовых и потенциальных электродов, наложенных на дистальные части конечностей, определения внеклеточного объема жидкости частей туловища, предложено дополнительно накладывать токовые электроды на левую и правую части шеи, последовательно пропускать зондирующие токи между электродами одноименных сторон шеи и ног и измерять суммарный импеданс правой части туловища и правой ноги ZПТН, а также левой частей туловища и левой ноги ZЛТН, при этом импеданс туловища определять как ZT=0,5 (ZПТН+ZЛТН-ZН), при пропускании зондирующего тока между руками измерять совместный импеданс рук и торакальной части ZСР, и определять для торакальной части туловища импеданс как ZTT=ZСР-ZР и объем внеклеточной жидкости этой части туловища, при этом объем внеклеточной жидкости абдоминальной части туловища определять в виде разницы между объемами туловища и торакальной части туловища, причем в качестве геометрического размера тела при вычислении объема туловища использовать расстояние l от плоскости, проходящей через верхнюю поверхность плеча до середины лучезапястного сустава при руке, расположенной вдоль туловища, а при вычислении объема торакальной части - величину, составляющую 0,4l, при этом о нарушении водного баланса внеклеточной жидкости туловища судить при несоответствии величины отношения объема внеклеточной жидкости абдоминальной части туловища к объему торакальной части туловища значению для мужчин 1,77±0,05, а для женщин 1,78±0,06.To do this, in the method for determining the violation of the water balance of the extracellular fluid of the body, including measuring the geometric size of the body, the electrical impedance of the hands Z P , the body Z T and legs Z H when they are probed with a low-frequency current through current and potential electrodes superimposed on the distal parts of the limbs, determine extracellular fluid volume of the parts of the body, it is proposed to additionally impose current electrodes on the left and right parts of the neck, sequentially pass probe currents between the electrodes of one nominal neck sides and legs, and to measure the total impedance of the right side of the torso and the right foot Z PTN and left sides of the trunk and left leg Z LTN, the impedance Z of the trunk defined as T = 0.5 (PTN + Z Z -Z LTN H ), when a probe current is passed between the hands, measure the joint impedance of the hands and the thoracic part Z CP , and determine the impedance for the thoracic part of the body as Z TT = Z CP -Z P and the volume of extracellular fluid of this part of the body, while the volume of extracellular fluid of the abdominal part of the body determine as the difference between volumes of the torso and thoracic part of the body, and as the geometric size of the body when calculating the volume of the body, use the distance l from the plane passing through the upper surface of the shoulder to the middle of the wrist joint with the arm along the body, and when calculating the volume of the thoracic part - a value of 0, 4l, in this case, the violation of the water balance of the extracellular fluid of the body is judged if the ratio of the volume of extracellular fluid of the abdominal body to the volume of the thoracic parts of the body to a value of 1.77 ± 0.05 for men and 1.78 ± 0.06 for women.

Сущность изобретения поясняется чертежами, отражающими эквивалентную схему пространственного сопряжения импеданса частей тела, где: на фиг.1 приведена эквивалентная схема, отображающая импеданс анализируемых частей тела; на фиг.2 приведена схема алгоритма измерений импеданса частей тела.The invention is illustrated by drawings, reflecting the equivalent spatial scheme of the spatial conjugation of the impedance of body parts, where: in Fig.1 shows an equivalent circuit showing the impedance of the analyzed parts of the body; figure 2 shows a diagram of an algorithm for measuring the impedance of body parts.

Способ определения нарушения водного баланса внеклеточной жидкости туловища осуществляется следующим образом.The method for determining the violation of the water balance of the extracellular fluid of the body is as follows.

Для измерения импеданса составных частей тела используется тетраполярный метод, в котором пары токовых и потенциальных электродов накладывают на дистальные части предплечий и голеней, дополнительные токовые электроды накладывают на левую и правую части шеи. Импеданс в выбранных отведениях измеряют посредством зондирующего тока низкой частоты, коммутация которого между токовыми электродами осуществляется посредством токового коммутатора, управляемого через интерфейс контролером (фиг.2). Сигналы с потенциальных электродов через потенциальный коммутатор, измеритель напряжения и интерфейс поступают в контролер, который также управляет потенциальным коммутатором, за счет чего обеспечивается регистрация в выбранных отведениях.To measure the impedance of the body parts, the tetrapolar method is used, in which pairs of current and potential electrodes are applied to the distal parts of the forearms and legs, and additional current electrodes are applied to the left and right parts of the neck. The impedance in the selected leads is measured by means of a probing current of low frequency, the switching of which between current electrodes is carried out by means of a current switch controlled through an interface by a controller (Fig. 2). Signals from potential electrodes through a potential switch, a voltage meter and an interface are sent to the controller, which also controls the potential switch, which ensures registration in the selected leads.

Для определения импеданса туловища ZT и его торакальной ZТТ и абдоминальной ZAT частей производят измерение сигнала в следующих отведениях, включающие импеданс следующих частей тела (фиг.1):To determine the impedance of the body Z T and its thoracic Z TT and abdominal Z AT parts, the signal is measured in the following leads, including the impedance of the following parts of the body (figure 1):

ZП=ZПР+ZПТ+ZПН, где:Z P = Z PR + Z PT + Z PN , where:

ZП - импеданс правой части тела, который измерен при прохождении тока между правой рукой и правой ногой путем измерения между ними напряжения отведения для правой части тела;Z P - the impedance of the right side of the body, which is measured with the passage of current between the right hand and the right foot by measuring between them the lead voltage for the right side of the body;

ZПН - импеданс правой ноги;Z PN - impedance of the right leg;

ZПТ - импеданс правой части туловища;Z PT - the impedance of the right side of the body;

ZПР - импеданс правой руки.Z PR - impedance of the right hand.

ZЛ=ZЛР+ZЛТ+ZЛН, где:Z L = Z LR + Z LT + Z LN , where:

ZЛ - импеданс левой части тела, который измерен при прохождении тока между левой рукой и левой ногой путем измерения между ними напряжения отведения для левой части тела;Z L - the impedance of the left side of the body, which is measured with the passage of current between the left hand and left foot by measuring the lead voltage between the left side of the body;

ZЛН - импеданс левой ноги;Z LN - impedance of the left leg;

ZЛТ - импеданс левой части туловища;Z LT - the impedance of the left side of the body;

ZЛР - импеданс левой руки.Z LR - impedance of the left hand.

ZH=ZПН+ZЛН, где:Z H = Z PN + Z LN , where:

ZH - импеданс ног, который измеряется при прохождении тока между ногами путем измерения напряжения между ними;Z H - the impedance of the legs, which is measured by the passage of current between the legs by measuring the voltage between them;

ZПТН=2ПТ+ZПН, где:Z PTN = 2 PT + Z PN, where:

ZПТН - импеданс правой части туловища и правой ноги, который измеряется при прохождении тока между правой частью шеи и правой ногой путем измерения напряжения между правой рукой и правой ногой;Z PTN - the impedance of the right side of the body and the right leg, which is measured by the passage of current between the right side of the neck and the right foot by measuring the voltage between the right hand and the right foot;

ZЛТН=ZЛТ+ZЛН Z LTN = Z LT + Z LN

ZЛТН - импеданс левой части туловища и левой ноги, который измеряется при прохождении тока между левой частью шеи и левой ногой путем измерения напряжения между левой рукой и левой ногой;Z LTN - the impedance of the left side of the body and the left foot, which is measured by the passage of current between the left side of the neck and the left foot by measuring the voltage between the left hand and the left foot;

ZСР=ZПР+ZTT+ZПР, где:Z CP = Z PR + Z TT + Z PR , where:

ZCP - импеданс верхней части тела, который измерен при прохождении тока между правой рукой и левой рукой путем измерения между ними напряжения отведения для верхней части тела;Z CP - the impedance of the upper body, which is measured by the passage of current between the right hand and the left hand by measuring between them the voltage of abduction for the upper body;

ZTT - импеданс торакальной части туловища.Z TT - impedance of the thoracic part of the body.

Для измерения ZT необходимо, чтобы зондирующий ток (IЗ) был равномерно распределен по всему электропроводящему объему туловища. Это условие выполняется, в наибольшей степени, при расположении токовых электродов на шее и ноге. При данном расположении электродов повышается равномерность распределение IЗ по площади поперечного сечения туловища и достигается продольная ориентация направления IЗ по всей длине туловища. Значение ZT получают в результате двух последовательных во времени измерений импеданса: ZПТН и ZЛТН, а также измерения ZH, которое может производиться до или после последовательного измерения импеданса ZПТН и ZЛТН:To measure Z T, it is necessary that the probing current (I Z ) be evenly distributed throughout the entire electrically conductive volume of the body. This condition is satisfied, to the greatest extent, with the location of the current electrodes on the neck and leg. With this arrangement of the electrodes increases the uniformity of distribution of the I W in cross-sectional area of the trunk and longitudinal orientation is achieved Z direction I along the entire length of the body. The value of Z T is obtained as a result of two successive measurements of the impedance: Z PTN and Z LTN , as well as measurements of Z H , which can be performed before or after sequential measurement of the impedance Z PTN and Z LTN :

ZT=0,5·(ZПТН+2ЛТН-ZН)Z T = 0.5 · (Z PTN +2 LTN -Z N )

Особенность измерения ZT заключается в том, что он производится между двумя мнимыми "электрическими границами": первая проходит на уровне тазобедренных суставов по нижней линии тока при его прохождении по ногам, вторая по линии, проходящей в верхней плоскости между плечами, т.е. по наивысшей эквипотенциальной поверхности в области плеч. В совокупности с равномерным распределением IЗ в туловище за счет фиксации токовых электродов на шее и ногах и с учетом последовательного во времени измерения импеданса правой и левой частей тела удается получить значение ZT, которое достоверно отображает импеданс туловища.The peculiarity of the Z T measurement is that it is made between two imaginary "electric boundaries": the first passes at the level of the hip joints along the lower streamline as it passes through the legs, the second along the line passing in the upper plane between the shoulders, i.e. on the highest equipotential surface in the shoulder area. Together with a uniform distribution of IZ in the body due to the fixation of current electrodes on the neck and legs and taking into account the successive measurement of the impedance of the right and left parts of the body, it is possible to obtain the value Z T , which reliably displays the impedance of the body.

Импеданс правой руки ZПР определяют из результатов измерений импеданса ZП и импеданса ZПТН:The impedance of the right hand Z PR is determined from the measurement results of the impedance Z P and the impedance Z PTN :

ZП-ZПТН=ZПР Z P -Z PTN = Z PR

Импеданс левой руки ZЛР определяют из результатов измерений импеданса ZЛ и импеданса ZЛТН:The impedance of the left hand Z LR is determined from the measurement results of the impedance Z L and the impedance Z LTN :

ZЛ-zЛТН=ZЛР Z L -z LTN = Z LR

Импеданс торакальной части туловища ZТТ определяют из результатов измерения импеданса ZСР и импеданса ZПР и ZЛР:The impedance of the thoracic part of the trunk Z TT is determined from the measurement results of the impedance Z CP and the impedance Z PR and Z LR :

ZTT=ZСР-ZПР-ZЛР Z TT = Z CP -Z PR -Z LR

Импеданс абдоминальной части туловища ZAT определяют из результатов измерения импеданса ZT и импеданса ZTT:The impedance of the abdominal part of the body Z AT is determined from the measurement results of the impedance Z T and impedance Z TT :

ZAT=ZT-ZTT Z AT = Z T -Z TT

Импеданс тканей (ZНЧ), измеренный на низкой частоте (5 кГц), обусловлен прохождением тока по пространству, заполненному внеклеточной жидкостью.Tissue impedance (Z LF ), measured at a low frequency (5 kHz), is due to the passage of current through a space filled with extracellular fluid.

Объемы внеклеточной (VВН) жидкости для туловища определяют согласно известной биофизической модели на основании величины их импеданса (ZВН), удельного сопротивления жидкости тела (ρ) и длины части тела (l) по следующим формулам:The volumes of extracellular (V BH ) body fluid are determined according to the well-known biophysical model based on their impedance (Z BH ), specific resistance of body fluid (ρ), and body length (l) according to the following formulas:

VBH=ρ·l2/ZBH, где:V BH = ρ · l 2 / Z BH , where:

ZНЧ - импеданс тканей, измеренный на низкой частоте (НЧ) 5 кГц.Z LF - tissue impedance measured at a low frequency (LF) of 5 kHz.

В качестве базовой длины (l) измеряют расстояние от плоскости, проходящей через верхнюю поверхность плеча до середины лучезапястного сустава и на основании ее величины и известных антропометрических соотношений определяют значения, используемые в качестве длины для исследуемых частей тела:As the base length (l), the distance from the plane passing through the upper surface of the shoulder to the middle of the wrist joint is measured and based on its size and known anthropometric ratios, the values used as the length for the studied parts of the body are determined:

lT=1; lTT=0,4·1; где:l T = 1; l TT = 0.4 · 1; Where:

lT - величина, используемая для определения объемов туловища;l T is the value used to determine the volume of the body;

lТТ - величина, используемая для определения объема торакальной части туловища.l TT is the value used to determine the volume of the thoracic part of the body.

Величина удельного сопротивления (ρ), используемая для определения объемов жидкости, была уточнена в процессе биоимпедансного контроля медицинских процедур осуществляющих дефицит жидкости в организме: гемодиализ, плазмафорез. Для частоты зондирующего тока 5 кГц и измерения импеданса тетраполярным методом: ρ=70 Ом·см.The value of resistivity (ρ) used to determine the volume of fluid was clarified during the bioimpedance control of medical procedures that carry out fluid deficiency in the body: hemodialysis, plasmapheresis. For a probe current frequency of 5 kHz and impedance measurement by the tetrapolar method: ρ = 70 Ohm · cm.

Значения импеданса: ZП, ZЛ, ZH, ZПТН, ZЛТН, ZСР получают, используя для измерений анализатор АВС-01 (Медасс) или аналогичный прибор, например, выполненный по приведенной схеме (фиг.2).The impedance values: Z P , Z L , Z H , Z PTN , Z LTN , Z CP receive, using the analyzer ABC-01 (Medass) or a similar device, for example, made according to the above diagram (figure 2).

Метрологическая достоверность способа наглядно демонстрируется при проведении контроля объемов жидкости у больных, которым в процессе терапии создавалась количественная динамика объемов внеклеточной жидкости. В первом случае это происходило после введения физиологического раствора в вену руки. При данной процедуре в первое время после введения, в основном, изменяется объем внеклеточной жидкости торакальной области. Во втором случае производили контроль за объемом внеклеточной жидкости в процессе замены раствора в брюшной полости у больной, находящейся на перитониальном диализе. При данной процедуре изменяется объем внеклеточной жидкости в абдоминальной области.The metrological reliability of the method is clearly demonstrated during the control of fluid volumes in patients who, during therapy, created a quantitative dynamics of extracellular fluid volumes. In the first case, this occurred after the injection of saline into the vein of the arm. With this procedure, for the first time after administration, the volume of extracellular fluid of the thoracic region mainly changes. In the second case, the volume of extracellular fluid was monitored during the replacement of the solution in the abdominal cavity in a patient undergoing peritonial dialysis. With this procedure, the volume of extracellular fluid in the abdominal region changes.

Измерения импеданса проводились прибором «АВС-01 МЕДАСС» посредством 5-ти пар электродов, наложенных на голени запястья и шею. Импеданс рук, туловища и ног измеряли на низкой (5 кГц) частоте. В качестве "базового межэлектродного расстояния" - "l" с точностью до 1 см измеряли расстояние от плоскости, проходящей через верхнюю поверхность плечевого до середины лучезапястного сустава.The impedance measurements were carried out with the ABC-01 MEDASS instrument using 5 pairs of electrodes placed on the legs of the wrist and neck. The impedance of the arms, trunk, and legs was measured at a low (5 kHz) frequency. As the "basic interelectrode distance" - "l", the distance from the plane passing through the upper surface of the shoulder to the middle of the wrist joint was measured with an accuracy of 1 cm.

Нормальные значения величин отношения объемов внеклеточной жидкости абдоминальной и торакальной областей (VA/VTT) для мужчин и женщин были получены в результате обследования 140 здоровых добровольцев в возрасте от 16 до 55 лет, из них 80 мужчин и 60 женщин с нормальной величиной АД, и индекс массы тела которых составлял 19-25.The normal values of the ratio of the volumes of extracellular fluid of the abdominal and thoracic regions (V A / V TT ) for men and women were obtained by examining 140 healthy volunteers aged 16 to 55 years, of which 80 men and 60 women with normal blood pressure, and whose body mass index was 19-25.

Диапазон величин "l" у мужчин составил от 49 до 62 см. На основании измеренных величин "l" результаты измерения импеданса были разделены (с шагом 1 см) на 14 групп с индексами: "49 м ÷ 62 м". Величины измеренных объемов внеклеточной жидкости для торакальной области испытуемых находились в диапазоне 1,76÷2,83 л, а для абдоминальной области в диапазон е 3,16÷5,05 л. Статистический анализ средних величин VA/VTT анализируемых групп мужчин "49 м ÷ 62 м" показал, что при увеличении величины "l" величины VA/VTT остаются относительно стабильными и выражаются следующими средними статистическими значениями 1,77±0,05.The range of l values for men ranged from 49 to 62 cm. Based on the measured l values, the impedance measurements were divided (in 1 cm increments) into 14 groups with indices: 49 m ÷ 62 m. The values of the measured volumes of extracellular fluid for the thoracic region of the subjects were in the range 1.76 ÷ 2.83 L, and for the abdominal region in the range e 3.16 ÷ 5.05 L. Statistical analysis of the average values of V A / V TT of the analyzed groups of men “49 m ÷ 62 m” showed that with an increase in the value of “l” the values of V A / V TT remain relatively stable and are expressed by the following average statistical values of 1.77 ± 0.05 .

Диапазон величин "1" у женщин составил от 46 до 56 см. На основании измеренных величин "1" результаты измерения импеданса были разделены (с шагом 1 см) на 11 групп с индексами: "46 ж ÷ 56 ж".Величины измеренных объемов внеклеточной жидкости для торакальной области испытуемых находились в диапазоне 1,27÷2,18 л, а для абдоминальной области в диапазоне 2,61÷3,88 л. Результаты статистического анализа средних величин "А/Т" для групп женщин "46 ж ÷ 56 ж", проведенного аналогично, как для групп мужчин составили 1,78±0,06.The range of “1” values for women ranged from 46 to 56 cm. Based on the measured “1” values, the impedance measurements were divided (in 1 cm increments) into 11 groups with indices: “46 w ÷ 56 w”. The values of the measured extracellular volumes liquids for the thoracic region of the subjects were in the range of 1.27 ÷ 2.18 l, and for the abdominal region in the range of 2.61 ÷ 3.88 l. The results of a statistical analysis of the mean values of "A / T" for groups of women "46 w ÷ 56 w", carried out similarly as for groups of men amounted to 1.78 ± 0.06.

Пример 1.Example 1

Больной М., 18 лет, вес 47 кг, l=51 см. Проводился биоимпедансный контроль объемов жидкости в организме до процедуры ПФ и в момент введения 300 мл. физиологического раствора перед проведением процедуры плазмафореза. Значения импеданса, измеренные в отведениях до введения физиологического раствора в приведены табл.1, а вычисленные значения импеданса для частей тела до и в процессе введения в таблице 2:Patient M., 18 years old, weight 47 kg, l = 51 cm. Bioimpedance control of fluid volumes in the body was carried out before the PF procedure and at the time of administration of 300 ml. saline before plasmapheresis. The impedance values measured in the leads before the introduction of saline are shown in Table 1, and the calculated impedance values for body parts before and during the introduction in Table 2:

Таблица 1Table 1 Импеданс в отведениях, ОмImpedance in leads, Ohm ZП Z P ZЛ Z L ZH Z h ZПТН Z PTN ZЛТН Z LTN ZCP Z CP 641,5641.5 555,4555.4 534,9534.9 319,0319.0 294,0294.0 601,3601.3 Таблица 2table 2 Введенный объем, млThe entered volume, ml Импеданс частей тела и областей туловища, ОмImpedance of body parts and areas of the body, Ohm Туловище ZT Torso Z T Торакальная ZТТ Thoracic Z TT Абдоминальная ZA Abdominal Z A 00 39,0739.07 8,228.22 30,3530.35 +200+200 37,7737.77 7,377.37 30,430,4 +250+250 37,0837.08 7,137.13 29,9529.95 +300+300 36,9336.93 6,786.78 30,1530.15

Величины объемов: VBH жидкостей, вычисленные согласно формулам биофизической модели, приведены в таблице:The volume values: V BH of liquids calculated according to the formulas of the biophysical model are shown in the table:

Таблица 3Table 3 Части телаBody parts Объемы жидкости в частях тела и областях туловища, л.The volume of fluid in parts of the body and areas of the body, l. До введения физраствораBefore the introduction of saline Введено 0,2 л0.2 L introduced Введено 0,25 л0.25 L introduced Введено 0,3 лIntroduced 0.3 L ТуловищеTorso 4,684.68 4,854.85 4,934.93 4,954.95 ТоракальнаяThoracic 1,671,67 1,761.76 1,791.79 1,811.81 АбдоминальнаяAbdominal 3,013.01 3,093.09 3,143.14 3,143.14 ОтношениеAttitude 1,801.80 1,761.76 1,751.75 1,731.73 VA/VTT V A / V TT Изменение объемаVolume change внеклеточнойextracellular 00 0,170.17 0,250.25 0,270.27 жидкостиliquids

Анализ полученных величин объемов жидкости (табл.3) показывает: величины, на которые увеличивается объем внеклеточной жидкости туловища в процессе введения физиологического раствора, хорошо согласуются с вводимыми объемами;The analysis of the obtained values of the volumes of fluid (Table 3) shows: the values by which the volume of extracellular fluid of the body increases during the introduction of physiological saline are in good agreement with the volumes introduced;

величина отношения VA/VTT в процессе введения физиологического раствора в вену снижается, таким образом, достоверно демонстрируются возможности метода по отображению процесса перераспределения внеклеточной жидкости между абдоминальной и торакальной областями туловища.the value of the ratio V A / V TT during the injection of physiological saline into the vein decreases, thus, the capabilities of the method for displaying the process of redistribution of extracellular fluid between the abdominal and thoracic regions of the body are reliably demonstrated.

Пример 2.Example 2

Больная Г., 35 лет, вес 51,4 кг, l=54 см, первый месяц проводится перитонеальный диализ, объем вводимого раствора 2,5% в брюшную полость: 2,5 литра.Patient G., 35 years old, weight 51.4 kg, l = 54 cm, peritoneal dialysis is performed for the first month, the volume of the injected solution is 2.5% into the abdominal cavity: 2.5 liters.

Определяли предложенным способом изменения объемов жидкости в частях тела в течение одной процедуры замены раствора в животе: "полный живот→пустой живот→полный живот". Динамика изменения объемов внеклеточной жидкости приведена в таблице 4.Determined by the proposed method, changes in fluid volumes in parts of the body during one procedure for replacing a solution in the stomach: "full stomach → empty stomach → full stomach". The dynamics of changes in extracellular fluid volumes are shown in table 4.

Таблица 4Table 4 Части телаBody parts Объемы жидкости в частях тела и областях туловища, лThe volume of fluid in body parts and areas of the body, l полный животfull belly пустой животempty stomach полный животfull belly РукиHands 1,241.24 1,241.24 1,231.23 ТуловищеTorso 8,988.98 7,447.44 8,728.72 ТоракальнаяThoracic 3,103.10 2,632.63 2,912.91 АбдоминальнаяAbdominal 5,885.88 4,814.81 5,815.81 Отношение VA/VTT Ratio V A / V TT 00 1,541,54 0,260.26 Изменение объемаVolume change внеклеточнойextracellular 1,901.90 1,831.83 2,002.00 жидкостиliquids

За время процедуры по замене раствора в животе объемы внеклеточной жидкости достоверно снизились только в туловище на 1,54 л и остались на прежнем уровне в руках. Объем внеклеточной в абдоминальной области снизился на 1,07 л, после чего повысился на 1,0 л, что хорошо согласуется с динамикой объемов заменяемого раствора. Динамика изменения объема жидкости в туловище 0,26 л хорошо согласуется с динамикой объемов слитого 2,7 л и залитого растворов 2,5 л (разность 0,2 л).During the procedure for replacing the solution in the abdomen, the volumes of extracellular fluid significantly decreased only in the body by 1.54 L and remained at the same level in the hands. The extracellular volume in the abdominal region decreased by 1.07 L, after which it increased by 1.0 L, which is in good agreement with the dynamics of the volumes of the replaced solution. The dynamics of changes in the volume of fluid in the body of 0.26 l is in good agreement with the dynamics of the volumes of the drained 2.7 l and flooded solutions 2.5 l (difference 0.2 l).

Полученные результаты в виде: синхронного снижения значений объемов внеклеточной жидкости во время процедуры демонстрируют возможности способа отображать динамику объемов жидкости в частях тела на коротких интервалах времени.The results obtained in the form of: a synchronous decrease in the values of extracellular fluid volumes during the procedure demonstrate the capabilities of the method to display the dynamics of fluid volumes in body parts at short time intervals.

Во время процедуры вычисление объема клеточной жидкости должно производится с коррекцией, учитывающей повышенную электропроводность вводимого раствора, в приведенном примере концентрация раствора 2,5%, т.е. более чем в два раза превышала концентрацию изотонического раствора.During the procedure, the calculation of the volume of the cell fluid should be made with a correction that takes into account the increased electrical conductivity of the injected solution, in the given example, the concentration of the solution is 2.5%, i.e. more than twice the concentration of the isotonic solution.

Изменение величины отношения VA/VTT достоверно отображает динамику увеличения объема внеклеточной жидкости в абдоминальной области относительно торакальной.A change in the magnitude of the ratio V A / V TT reliably reflects the dynamics of an increase in the volume of extracellular fluid in the abdominal region relative to the thoracic.

По сравнению с прототипом, осуществляющим определение объемов жидкости в частях тела путем зондирования током низкой частоты, заявленный способ имеет следующие преимущества:Compared with the prototype, which determines the volume of fluid in parts of the body by sensing with a low-frequency current, the claimed method has the following advantages:

точность определения импеданса туловища, а следовательно, и объема его жидкости повышается за счет более равномерного распределения зондирующего тока в торакальной области, не охватываемой прототипом и составляющей ≈20% от всего объема туловища;the accuracy of determining the impedance of the body, and consequently, the volume of its fluid is increased due to a more uniform distribution of the probe current in the thoracic region, not covered by the prototype and is ≈20% of the total body volume;

точность определения объемов внеклеточной жидкости торакальной и абдоминальной областей туловища в предложенном способе позволяет достоверно определять динамику объемов в областях при проведении процедур по введению или замене растворов больным.the accuracy of determining the volumes of extracellular fluid of the thoracic and abdominal regions of the body in the proposed method allows to reliably determine the dynamics of volumes in the regions during procedures for the introduction or replacement of solutions to patients.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить точность неинвазивного определения объемов внеклеточной, в туловище и его областях за счет измерения параметров туловища в более полном объеме.Thus, the proposed method allows to increase the accuracy of non-invasive determination of extracellular volumes in the trunk and its regions by measuring the parameters of the trunk in a more complete volume.

Пример 3.Example 3

Больному У., 24 лет, весом 56 кг, l=57 см, синдромом полиорганной недостаточности, развившимся на фоне разлитого фиброзно-гнойного перитонита, проводилась в течение 24 часов непрерывная процедура вено-венозной гемофильтрации. Биоимпедансный контроль объемов жидкости в организме проводился до и после проведения процедуры, а также на 6-е и 8-е сутки после ее окончания результаты измерений приведены в табл.5.Patient U., 24 years old, weighing 56 kg, l = 57 cm, multiple organ failure syndrome, which developed against the background of diffuse fibro-purulent peritonitis, underwent a continuous procedure of veno-venous hemofiltration for 24 hours. Bioimpedance control of fluid volumes in the body was carried out before and after the procedure, as well as on the 6th and 8th day after its completion, the measurement results are shown in Table 5.

Figure 00000002
Figure 00000002

Величина объема жидкости у больного, измеренная до проведения процедуры, показала, что больной находится в состоянии дегидратации. Исходя из чего гемофильтрация проводилась в режиме гемодилюкции с положительным балансом за время процедуры равным 1,8 л. Дополнительно за время процедуры проводилась массивная инфузионная терапия в объеме 8,0 л. Диурез за время процедуры составил 3,0 л, а отделяемое по дренажам 3,1 л. Следовательно, больному за время процедуры введено жидкости 9,8 л, выведено им за этот же период 6,1 л. При нормальных условиях температуры и влажности в палате организм теряет посредством перспирации от 0,8-1,0 л воды, образующих так называемые неощутимые потери. С учетом нормальной температуры тела больного и проводимую ИВЛ с подачей увлажненного кислорода потери от перспирации составили 0,8 л и, следовательно, общее количество жидкости, выделенное организмом за время процедуры, составило 6,9 л. Исходя из чего за время процедуры у больного был достигнут положительный баланс жидкости в объеме 2,9 л.The volume of fluid in the patient, measured before the procedure showed that the patient is in a state of dehydration. Based on what, hemofiltration was carried out in a hemodilution mode with a positive balance during the procedure equal to 1.8 liters. Additionally, during the procedure, massive infusion therapy was carried out in a volume of 8.0 liters. Diuresis during the procedure was 3.0 liters, and discharge by drainage was 3.1 liters. Therefore, the patient received 9.8 liters of fluid during the procedure, and 6.1 liters were withdrawn by him during the same period. Under normal conditions of temperature and humidity in the room, the body loses by means of perspiration from 0.8-1.0 liters of water, forming the so-called imperceptible losses. Given the patient’s normal body temperature and mechanical ventilation with humidified oxygen, the loss from perspiration was 0.8 l and, therefore, the total amount of fluid excreted by the body during the procedure was 6.9 l. Based on what, during the procedure, the patient achieved a positive fluid balance in the amount of 2.9 liters.

По результатам биоимпедансных измерений объем жидкости у больного за время процедуры увеличились: в туловище на 2,96 л (табл.5), а в руках и ногах соответствено на 0,15 и 0,68 л. Исходя из чего измеренный биоимпедансным методом положительный баланс жидкости составил 3,79 л.According to the results of bioimpedance measurements, the patient’s fluid volume during the procedure increased: in the body by 2.96 liters (Table 5), and in the arms and legs, respectively, by 0.15 and 0.68 liters. Based on what, the positive fluid balance measured by the bioimpedance method was 3.79 l.

Анализ величин рассчитанного (2,9 л) и измеренного (3,79 л) баланса жидкости у больного за время процедуры показал, что их разность составляет 0,89 л, которая относительно общего объема жидкости, задействованного в процедуре, равного 16,7(9,8+6,9) л, составляет 5,3%. Данные результаты свидетельствуют о том, что предложенный метод позволяет достаточно точно контролировать динамику объемов жидкости у больных, которым проводятся длительные, с большими объемами инфузионные процедуры.Analysis of the calculated (2.9 L) and measured (3.79 L) fluid balance in the patient during the procedure showed that their difference is 0.89 L, which is 16.7 (relative to the total volume of fluid involved in the procedure) 9.8 + 6.9) L, is 5.3%. These results indicate that the proposed method allows you to accurately control the dynamics of fluid volumes in patients who undergo lengthy infusion procedures with large volumes.

Величина отношения объемов VA/VTT за время процедуры не изменилась и составляла 1,81. Следовательно, можно сделать вывод о том, что процедура относительно распределения жидкости в туловище была проведена адекватно, а нормализация данного параметра на 6-е сутки до 1,76 дополнительно отражает общую положительную динамику в лечении.The value of the ratio of volumes V A / V TT during the procedure did not change and amounted to 1.81. Therefore, we can conclude that the procedure regarding the distribution of fluid in the body was carried out adequately, and the normalization of this parameter on the 6th day to 1.76 additionally reflects the overall positive dynamics in the treatment.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить точность неинвазивного определения объемов внеклеточной жидкости в туловище и его областях за счет измерения импеданса туловища в более полном объеме, а также достоверно оценивать возникающие нарушения водного баланса внеклеточной жидкости между абдоминальной и торакальной областями, что позволяет корректировать тактику лечения и снизить количество осложений при терапии выделительной системы организма.Thus, the proposed method allows to increase the accuracy of non-invasive determination of extracellular fluid volumes in the trunk and its regions by measuring the trunk impedance in a more complete volume, as well as to reliably evaluate the occurring disturbances in the extracellular fluid water balance between the abdominal and thoracic regions, which allows you to adjust the treatment tactics and reduce the number of complications in the treatment of the excretory system of the body.

Claims (1)

Способ определения нарушения водного баланса внеклеточной жидкости туловища, включающий измерение геометрического размера тела, электрического импеданса рук ZP, туловища ZT и ног ZH при их зондировании током низкой частоты посредством токовых и потенциальных электродов, наложенных на дистальные части конечностей, определение внеклеточного объема жидкости частей туловища, отличающийся тем, что дополнительно накладывают токовые электроды на левую и правую части шеи, последовательно пропускают зондирующие токи между электродами одноименных сторон шеи и ног и измеряют суммарный импеданс правой части туловища и правой ноги ZПТН, а также левой части туловища и левой ноги ZЛТН, при этом импеданс туловища определяют как ZT=0,5 (ZПТН+ZЛТН-ZН), при пропускании зондирующего тока между руками измеряют совместный импеданс рук и торакальной части ZСТ и определяют для торакальной части туловища импеданс как ZТТ=ZСР-ZР и объем внеклеточной жидкости абдоминальной части туловища VА определяют в виде разницы между объемами туловища VТ и торакальной части туловища VTT, причем в качестве геометрического размера тела при вычислении объема туловища используют расстояние l от плоскости, проходящей через верхнюю поверхность плеча до середины лучезапястного сустава при руке, расположенной вдоль туловища, а при вычислении объема торакальной части - величину, составляющую 0,4l, при этом о нарушении водного баланса внеклеточной жидкости туловища судят при несоответствии величины отношения объемов внеклеточной жидкости абдоминальной части туловища к объему торакальной части туловища значению для мужчин 1,77±0,05, а для женщин 1,78±0,06.A method for determining the violation of the water balance of the extracellular fluid of the body, including measuring the geometric size of the body, the electrical impedance of the hands Z P , the body Z T and legs Z H when they are probed with a low-frequency current by current and potential electrodes superimposed on the distal parts of the limbs, determining the extracellular volume of fluid parts of the body, characterized in that they additionally impose current electrodes on the left and right parts of the neck, sequentially pass probing currents between the electrodes of the same ennyh neck sides and legs, and the total impedance measured right side of the torso and the right foot Z PTN, and the left part of the trunk and left leg Z LTN, the impedance Z of the trunk is determined as T = 0.5 (PTN + Z Z -Z LTN H ), when a probe current is passed between the hands, the joint impedance of the hands and thoracic part Z CT is measured and the impedance for the thoracic part of the body is determined as Z TT = Z CP -Z P and the volume of extracellular fluid of the abdominal part of the body V A is determined as the difference between the volumes of the body V T and thoracic part of the body V TT , and in quality In terms of body geometry, when calculating the volume of the body, use the distance l from the plane passing through the upper surface of the shoulder to the middle of the wrist joint with the arm along the body, and when calculating the volume of the thoracic part, the value is 0.4l, while water balance is disturbed extracellular fluid of the body is judged if the ratio of the volumes of extracellular fluid of the abdominal part of the body to the volume of the thoracic part of the body does not match the value for men 1.77 ± 0.05, and for women 1 78 ± 0.06.
RU2004119159/14A 2004-06-25 2004-06-25 Method for diagnosing water balance disorders in extracellular fluid of body RU2273452C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004119159/14A RU2273452C2 (en) 2004-06-25 2004-06-25 Method for diagnosing water balance disorders in extracellular fluid of body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004119159/14A RU2273452C2 (en) 2004-06-25 2004-06-25 Method for diagnosing water balance disorders in extracellular fluid of body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004119159A RU2004119159A (en) 2006-01-10
RU2273452C2 true RU2273452C2 (en) 2006-04-10

Family

ID=35871691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004119159/14A RU2273452C2 (en) 2004-06-25 2004-06-25 Method for diagnosing water balance disorders in extracellular fluid of body

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2273452C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2615732C1 (en) * 2015-12-10 2017-04-07 Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" Method for lack of water determination in body
WO2018056863A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Нпо Румед" Bioimpedance method for determining body fluid volumes and device for the implementation thereof
RU2664633C2 (en) * 2016-09-23 2018-08-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Нпо Румед" Device for measuring electrical impedance in parts of body

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2615732C1 (en) * 2015-12-10 2017-04-07 Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" Method for lack of water determination in body
WO2018056863A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-29 Общество С Ограниченной Ответственностью "Нпо Румед" Bioimpedance method for determining body fluid volumes and device for the implementation thereof
RU2664633C2 (en) * 2016-09-23 2018-08-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Нпо Румед" Device for measuring electrical impedance in parts of body
RU2692959C2 (en) * 2016-09-23 2019-06-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Нпо Румед" Method of bioimpedance determination of body liquid volumes and device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004119159A (en) 2006-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Malbrain et al. The use of bio-electrical impedance analysis (BIA) to guide fluid management, resuscitation and deresuscitation in critically ill patients: a bench-to-bedside review
Kanai et al. Electrical measurement of fluid distribution in legs and arms
ES2396906T3 (en) A method and device to determine the hydration and / or nutrition status of a patient
Jaffrin et al. Body fluid volumes measurements by impedance: A review of bioimpedance spectroscopy (BIS) and bioimpedance analysis (BIA) methods
Peine et al. Generation of normal ranges for measures of body composition in adults based on bioelectrical impedance analysis using the seca mBCA.
JP5496510B2 (en) Apparatus and process for electrical measurement of body function and condition
Guglielmi et al. Bioelectric impedance analysis: experience with male patients with cirrhosis
Zhu et al. Estimation of normal hydration in dialysis patients using whole body and calf bioimpedance analysis
Baarends et al. Body-water compartments measured by bio-electrical impedance spectroscopy in patients with chronic obstructive pulmonary disease
CN103998072A (en) Estimation of the dry weight of a dialysis patient
Wasyluk et al. Limits of body composition assessment by bioelectrical impedance analysis (BIA)
Zhu et al. Application of bioimpedance techniques to peritoneal dialysis
RU2273452C2 (en) Method for diagnosing water balance disorders in extracellular fluid of body
Zdolsek et al. Non-invasive assessment of fluid volume status in the interstitium after haemodialysis
Cha et al. Multifrequency bioelectrical impedance fails to quantify sequestration of abdominal fluid
Schoeller et al. Determination of body fluids by the impedance technique
RU2251387C1 (en) Method for bioimpedance detecting the volumes of body liquid
Lingwood et al. Biomedical applications of electrical impedance analysis
Zdolsek et al. Non-invasive assessment of intercompartmental fluid shifts in burn victims
RU2692959C2 (en) Method of bioimpedance determination of body liquid volumes and device for its implementation
Medrano et al. Bioimpedance spectroscopy with textile electrodes for a continuous monitoring application
Jacobs Bioelectrical impedance analysis: implications for clinical practice
Rees et al. Sensitivity of multiple frequency bioelectrical impedance analysis to changes in ion status
Thompson et al. Can bio-electrical impedance be used to measure total body water in dialysis patients?
Dubiel Bioelectrical impedance analysis in medicine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060626