RU2619752C1 - Method for bladder fullness diagnosis - Google Patents

Method for bladder fullness diagnosis Download PDF

Info

Publication number
RU2619752C1
RU2619752C1 RU2016101431A RU2016101431A RU2619752C1 RU 2619752 C1 RU2619752 C1 RU 2619752C1 RU 2016101431 A RU2016101431 A RU 2016101431A RU 2016101431 A RU2016101431 A RU 2016101431A RU 2619752 C1 RU2619752 C1 RU 2619752C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bladder
signal
electrodes
electrocardiogram
signals
Prior art date
Application number
RU2016101431A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Петрович Рытик
Дмитрий Александрович Усанов
Анна Васильевна Бондаренко
Владимир Ильич Горемыкин
Елена Евгеньевна Просова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского"
Priority to RU2016101431A priority Critical patent/RU2619752C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2619752C1 publication Critical patent/RU2619752C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/20Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons for measuring urological functions restricted to the evaluation of the urinary system
    • A61B5/202Assessing bladder functions, e.g. incontinence assessment
    • A61B5/204Determining bladder volume
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36007Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of urogenital or gastrointestinal organs, e.g. for incontinence control

Landscapes

  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: electrodes are applied to the skin in the bladder location area. They are connected to a bioelectric potentials amplifier to obtain two leads which measure bioelectrical activity signals of the bladder walls. Electrocardiograms are recorded simultaneously for signal filtering. The received signals are mathematically processed by normalizing and plotting of bladder and electrocardiogram signals spectra by the Fourier method. The bladder signal is filtered from the electrocardiogram signal by bladder signal spectrum division by the electrocardiogram signal spectrum. Characteristic spectra frequencies are selected from the most active range of 0.7 Hz, 1.5 Hz, 1.7 Hz. The said measurement is performed twice - before and after a water-drinking stress. The characteristic frequencies amplitudes are compared, and bladder fullness is judged by the degree of their increase.
EFFECT: method allows accurate, simple and non-invasive determination of bladder fullness due to the simultaneous recording of bladder wall bioelectrical activity and electrocardiogram signal, followed by bladder signal filtration from the electrocardiogram signal.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и биофизики, может быть использовано в нефрологии для оценки наполненности, сократительной способности, а также гиперактивности мочевого пузыря.The invention relates to the field of medicine and biophysics, can be used in nephrology to assess fullness, contractility, as well as hyperactivity of the bladder.

Известен способ индикации уровня наполненности мочевого пузыря (МП) на основе частоты колебаний МП (см. патент на изобретение US2013289446 (A1) - Bladder Fullness Level Indication Based on Bladder Oscillation Frequency, МПК A61B5/00; A61B5/11; A61B5/20; A61B7/00; A61N1/05; A61N1/36). Данная система диагностики включает имплантируемый датчик, который может регистрировать механические колебания от МП, которые происходят в процессе наполнения МП. Уровень полноты МП пациента может быть определен на основе частоты механических колебаний в МП пациента. Мочевой пузырь может механически колебаться в ответ на возникновение не связанных с выпуском мочи сокращений МП пациента. Частота, при которой мочевой пузырь колеблется, может иметь корреляцию с уровнем полноты мочевого пузыря. В некоторых примерах медицинское устройство может быть сконфигурировано для управления подачей электрической стимуляции терапии пациента на основе частоты колебаний в мочевом пузыре. Кроме того, чтобы контролировать терапию на основе частоты колебаний пузыря, уведомления пациента могут быть сгенерированы (например, автоматически процессором устройства) на основе частоты колебаний МП. Недостатком данного метода является инвазивность данного метода диагностики, включающей имплантацию устройства в тело пациента. A known method of indicating the level of fullness of the bladder (MP) based on the frequency of oscillations of the MP (see patent for invention US2013289446 (A1) - Bladder Fullness Level Indication Based on Bladder Oscillation Frequency, IPC A61B5 / 00; A61B5 / 11; A61B5 / 20; A61B7 / 00; A61N1 / 05; A61N1 / 36). This diagnostic system includes an implantable sensor, which can detect mechanical vibrations from the MP that occur during the filling of the MP. The completeness level of a patient’s MP can be determined based on the frequency of mechanical vibrations in the patient’s MP. The bladder may fluctuate mechanically in response to non-urinary contractions of the patient's MP. The frequency at which the bladder fluctuates may correlate with the level of fullness of the bladder. In some examples, the medical device may be configured to control the delivery of electrical stimulation to a patient based on the frequency of oscillation in the bladder. In addition, in order to control therapy based on the oscillation frequency of the bladder, patient notifications can be generated (for example, automatically by the processor of the device) based on the oscillation frequency of the MP. The disadvantage of this method is the invasiveness of this diagnostic method, including the implantation of the device into the patient’s body.

Известно устройство контроля для предотвращения недержания мочи, которое основано на измерении электрического импеданса МП, который регистрирует как объем мочи, так и степень сжатия и расширения МП, связанную с дыханием. Оно включает в себя пару крепящихся на поверхности тела электродов, которые подают высокочастотный переменный ток, и пару электродов-датчиков, расположенных также на коже в области МП (между источниками), которые регистрируют изменение импеданса между ними (см. патент на изобретение US5103835 (A) – Impedance monitoring device for preventing urinary incontinencе. МПК A61B5/20; A61F5/37; A61F5/44; A61F5/48; A61N1/36). Недостаток данного устройства заключается в том, что оно чувствительно к помехам, которые возникают при перемещениях. Оно требует дополнительно калибровки для вертикального положения. A control device for preventing urinary incontinence is known, which is based on measuring the electrical impedance of the MP, which records both the volume of urine and the degree of compression and expansion of the MP associated with respiration. It includes a pair of electrodes attached to the surface of the body that supply high-frequency alternating current, and a pair of sensor electrodes located also on the skin in the region of the magnetic field (between sources), which detect a change in the impedance between them (see patent for US5103835 (A ) - Impedance monitoring device for preventing urinary incontinence. IPC A61B5 / 20; A61F5 / 37; A61F5 / 44; A61F5 / 48; A61N1 / 36). The disadvantage of this device is that it is sensitive to interference that occurs during movements. It requires additional calibration for upright position.

Известен способ измерения уровня наполненности МП с помощью системы, регистрирующей сопротивление МП между двумя электродами, которые имплантированы в соответствующих местах вблизи стенки мочевого пузыря, расположенными напротив друг друга по отношению к центру пузыря. По крайней мере, один из электродов получает электрический сигнал, излучаемый другим электродом, таким образом измеряя импеданс (см. патент на изобретение US2007100387 (А1) - Impedance-based bladdersensing, МПК A61N1/32). Недостатком данного способа является его инвазивность, которая повышает риск возникновения воспалительных процессов как в областях провреждения кожного покрова, так и в области имплантации электродов. A known method of measuring the level of MP filling with a system that records the resistance of the MP between two electrodes that are implanted in appropriate places near the wall of the bladder, located opposite each other with respect to the center of the bladder. At least one of the electrodes receives an electrical signal emitted by the other electrode, thus measuring the impedance (see patent for invention US2007100387 (A1) - Impedance-based bladdersensing, IPC A61N1 / 32). The disadvantage of this method is its invasiveness, which increases the risk of inflammatory processes both in the areas of damage to the skin and in the field of implantation of the electrodes.

Прототипом заявляемого способа является способ и устройство для контроля уровня наполнения МП у пациента, основанный на измерении импеданса, как минимум, между двумя парами электродов, расположенными на поверхности тела пациента вокруг МП. При этом переменное напряжение подается хотя бы на один из электродов в паре. Таким образом измеряется объем МП путем измерения изменений импеданса между электродами(см. патент на изобретение WO2013013782 (A2) - METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE FILLING LEVEL OF THE BLADDER OF A PATIENT, МПК A61B5/053; A61B5/20). Данный метод частично инвазивен, так как требует введения, по крайней мере, одного электрода внутрь тела человека в брюшную полость. Недостатком способа является его чувствительность к движению человека во время исследования: пациент должен находиться в неподвижном положении во время исследования. Также неудобства могут быть причинены пациенту во время проведения процедуры из-за необходимости ввода электрода внутрь тела. The prototype of the proposed method is a method and device for controlling the level of MP filling in a patient, based on measuring the impedance between at least two pairs of electrodes located on the surface of the patient’s body around the MP. In this case, an alternating voltage is supplied to at least one of the electrodes in pairs. In this way, the volume of the magnetic field is measured by measuring changes in the impedance between the electrodes (see WO2013013782 (A2) - METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE FILLING LEVEL OF THE BLADDER OF A PATIENT, IPC A61B5 / 053; A61B5 / 20). This method is partially invasive, since it requires the introduction of at least one electrode into the human abdomen. The disadvantage of this method is its sensitivity to human movement during the study: the patient must be in a stationary position during the study. Also, inconvenience can be caused to the patient during the procedure due to the need to enter the electrode into the body.

Задачей заявляемого способа является неинвазивное исследование биопотенциалов мочевого пузыря (МП) в зависимости от его наполненности. The objective of the proposed method is a non-invasive study of the biopotentials of the bladder (MP), depending on its fullness.

Технический результат заключается в упрощении способа диагностики МП благодаря отсутствию необходимости измерять биопотенциалы МП инвазивно со стенок МП, снижению помех и улучшению точности измерения с помощью фильтрации электрокардиографического сигнала.The technical result consists in simplifying the method for diagnosing MP due to the lack of the need to measure the biopotentials of MP invasively from the walls of the MP, reducing interference and improving the accuracy of the measurement by filtering the electrocardiographic signal.

Указанный технический результат достигается тем, что в ходе исследования испытуемого располагали в удобное положение на стул, накладывали три электрода отведений электроэнцефалографа на кожу в области мочевого пузыря (МП). Для данного исследования использовались электроды электрокардиографа грудных отведений. Один из электродов являлся индифферентным. Таким образом получали два отведения для регистрации миоволн (биопотенциалов) мочевого пузыря. Одновременно проводили запись сигнала одного электрокардиографического отведения. Фоновую запись проводили в течение 20 мин до нагрузочной водно-питьевой пробы. Затем давали нагрузочную водно-питьевую пробу в виде 350 мл теплой воды (температура около 36ºС) и снова производили запись сигнала с отведений в течение 20 мин.The specified technical result is achieved by the fact that during the study the test subject was placed in a comfortable position on a chair, three electrodes of electroencephalograph leads were placed on the skin in the area of the bladder (MP). For this study, electrodes of the chest leads were used. One of the electrodes was indifferent. Thus, two leads were obtained for registering bladder microwaves (biopotentials). At the same time, a signal of one electrocardiographic lead was recorded. Background recording was carried out for 20 min before the load of water-drinking samples. Then, a load water-drinking test was given in the form of 350 ml of warm water (temperature about 36 ° C) and the signal from the leads was recorded again for 20 minutes.

Описание чертежейDescription of drawings

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1, где представлена схема экспериментального осуществления заявляемого способа, цифрами обозначены: Figure 1, which shows a diagram of the experimental implementation of the proposed method, the numbers indicate:

1 – испытуемый;1 - subject;

2, 3, 4 – электроды электрокардиограммы (ЭКГ);2, 3, 4 - electrodes of an electrocardiogram (ECG);

5, 6, 7 – электроды на области МП;5, 6, 7 — electrodes in the MP region;

8 – электроэнцефалограф;8 - electroencephalograph;

9 – ПК.9 - PC.

На фиг.2 изображена зависимость средней амплитуды от времени для частот 0,7 Гц; 1,5 Гц; 1,7 Гц, по оси абсцисс отложено время Т в минутах, по оси ординат – амплитуда А в мкВ, цифрами обозначены:Figure 2 shows the dependence of the average amplitude on time for frequencies of 0.7 Hz; 1.5 Hz; 1.7 Hz, the time T in minutes is plotted on the abscissa axis, the amplitude A in μV is plotted on the ordinate axis, the numbers indicate:

10 – нагрузка, среднее;10 - load, average;

11 – фон, среднее;11 - background, average;

12 – полиномиальная аппроксимация средних значений, полученных после функциональной нагрузки;12 - polynomial approximation of the average values obtained after the functional load;

13 – полиномиальная аппроксимация средних значений, полученных в фоновой записи.13 - polynomial approximation of the average values obtained in the background recording.

Фиг. 3 - представляет зависимость стандартных отклонений от времени для фоновой записи и после функциональной пробы, по оси абсцисс отложено время Т в минутах, по оси ординат – величина среднеквадратичного отклонения Х в мкВ, цифрами обозначены:FIG. 3 - represents the dependence of standard deviations on time for background recording and after a functional test, the time T in minutes is plotted on the abscissa axis, the standard deviation X in μV on the ordinate axis, the numbers denote:

14 – значения стандартного отклонения для фона;14 - standard deviation values for the background;

15 – значения стандартного отклонения после функциональной нагрузки.15 - values of the standard deviation after the functional load.

Осуществление способаThe implementation of the method

В ходе исследования производят регистрацию биоэлектрической активности мочевого пузыря неинвазивым способом при помощи электроэнцефалографа 8, например 21-канальный компьютерный электроэнцефалограф «Нейрон-Спектр-4» фирмы «Нейрософт», подключенного к компьютеру с пакетами программ MS Excel и Mathcad 14, схема подключения электроэнцефалографа 8 к испытуемому представлена на фиг. 1. Следует отметить, что вместо электроэнцефалографа можно использовать любой другой усилитель биопотенциалов, а электроэнцефалограф был выбран вследствие своей высокой чувствительности.In the course of the study, the bioelectrical activity of the bladder is recorded in a non-invasive way using an electroencephalograph 8, for example, a 21-channel Neurosoft Spectro-4 computer electroencephalograph from Neurosoft connected to a computer with MS Excel and Mathcad 14 software packages, an electroencephalograph connection diagram 8 to the subject is shown in FIG. 1. It should be noted that instead of an electroencephalograph, any other biopotential amplifier can be used, and an electroencephalograph was chosen due to its high sensitivity.

В ходе исследования испытуемого 1 располагают в удобное положение на стул. During the study, test subject 1 is placed in a comfortable position on a chair.

Накладывают три электрода 5, 6, 7, выполненные в виде присосок (http://www.medrk.ru/shop/index.php?id_group=78&id_subgroup=182&id_goods=20561), на кожу испытуемого в области мочевого пузыря (МП). Электроды располагают вдоль горизонтальной прямой, причем электрод 5, расположенный в центре, является индифферентным, он является электродом сравнения для измерения разности потенциалов. Крайние электроды 6, 7 вместе с индифферентным формируют два отведения для регистрации миоволн (биопотенциалов) мочевого пузыря. Three electrodes 5, 6, 7 are applied, made in the form of suction cups (http://www.medrk.ru/shop/index.php?id_group=78&id_subgroup=182&id_goods=20561), on the skin of the test person in the area of the bladder (MP). The electrodes are arranged along a horizontal line, and the electrode 5 located in the center is indifferent, it is a reference electrode for measuring the potential difference. The extreme electrodes 6, 7, together with the indifferent one, form two leads for registering the microwaves (biopotentials) of the bladder.

Подключение к электроэнцефалографу 8 осуществляется следующим образом: индифферентный электрод 5 подключается к гнезду ушного электрода (например, А2 для «Нейрон-Спектр-4»), а остальные 6, 7 подключаются к гнездам, соответствующим тому же полушарию, что и ушной электрод (например, F8 и Т4 для «Нейрон-Спектр-4»). The connection to the electroencephalograph 8 is as follows: the indifferent electrode 5 is connected to the ear electrode socket (for example, A2 for Neuron-Spectrum-4), and the remaining 6, 7 are connected to the jacks corresponding to the same hemisphere as the ear electrode (for example , F8 and T4 for Neuron-Spectrum-4).

Накладывают три электрода-прищепки 2, 3, 4, выполненные в виде зажимов (http://www.medrk.ru/shop/index.php?id_group=78&id_subgroup=182&id_goods=17382), на запястья обеих рук и щиколотку правой ноги. Электрод на правой ноге 4 используется как заземление для устойчивости сигнала ЭКГ, электроды на запястьях 2, 3 предназначены для измерения разности потенциалов, они и формируют, собственно, сигнал ЭКГ первого стандартного отведения.Put three clothespins electrodes 2, 3, 4, made in the form of clamps (http://www.medrk.ru/shop/index.php?id_group=78&id_subgroup=182&id_goods=17382), on the wrists of both hands and the ankle of the right leg. The electrode on the right foot 4 is used as grounding for the stability of the ECG signal, the electrodes on the wrists 2, 3 are designed to measure the potential difference, they form, in fact, the ECG signal of the first standard lead.

Подключение к электроэнцефалографу 8 осуществляется следующим образом: ножной электрод 4 подключается к гнезду заземления электроэнцефалографа, электрод 3 подключается к гнезду ушного электрода (например, А1 для «Нейрон-Спектр-4»), а электрод 2 к любому из гнезд, соответствующим полушарию того гнезда ушного электрода, к которому подключили электрод 3. Таким образом, получаем, что электроды для регистрации биопотенциалом МП подключены к гнездам электроэнцефалографа, соответствующим правому полушарию головного мозга, а электроды для регистрации ЭКГ – к левому. Также возможны варианты подключения электродов от МП к левому, а ЭКГ – к правому, или и электроды МП, и электроды ЭКГ подключены к одному и тому же полушарию.Connection to the electroencephalograph 8 is carried out as follows: the foot electrode 4 is connected to the grounding socket of the electroencephalograph, electrode 3 is connected to the ear electrode socket (for example, A1 for Neuron-Spectrum-4), and electrode 2 to any of the sockets corresponding to the hemisphere of that socket the ear electrode, to which the electrode 3 was connected. Thus, we find that the electrodes for recording the MP biopotential are connected to the electroencephalograph sockets corresponding to the right hemisphere of the brain, and the electrodes for registering ation ECG - to the left. There are also options for connecting electrodes from the MP to the left, and the ECG to the right, or both the MP electrodes and the ECG electrodes are connected to the same hemisphere.

Проводят запись сигналами волн (биопотенциалов) мочевого пузыря между 6 и 5, 7 и 5 электродами.Bladder signals are recorded between the 6 and 5, 7 and 5 electrodes by signals of the waves (biopotentials) of the bladder.

Проводят запись сигнала ЭКГ первого стандартного электрокардиографического отведения (между левой (3) и правой руками (2), заземление на правой ноге (4)). Отведение – это определенная позиция двух регистрирующих электродов, между которыми измеряется разность биопотенциалов. An ECG signal is recorded of the first standard electrocardiographic lead (between the left (3) and right hands (2), grounding on the right foot (4)). A lead is a certain position of two recording electrodes between which the difference in biopotentials is measured.

Фоновую запись сигналов проводят в течение 20 мин. Полученные сигналы ЭКГ и биопотенциалов МП подвергают математической обработке с помощью ПК 5, в которую входит разбиение на файлы, включающие данные по одной минуте, нормировка (приведение в состояние от 0 до 1) с помощью средств программы MS Excel и построение спектров участков методом Фурье для каждой минуты в среде математического пакета Mathcad 14. Спектры сигналов с отведений от МП 6 и 5, 7 и 5 фильтровали от сигнала ЭКГ (делят спектр отведения МП на спектр отведения ЭКГ) в MS Excel. Выделяются наиболее характерные гармоники из низкочастотной области спектра (0,5-2 Гц). Для этой цели были выбраны частоты 0,7, 1,5 и 1,7 Гц, у которых амплитуда наиболее явно изменялась от спектра к спектру. Затем строят временные зависимости амплитуд наиболее характерных гармоник фильтрованных спектров. Background recording of signals is carried out for 20 minutes The obtained ECG and MP biopotential signals are subjected to mathematical processing using PC 5, which includes partitioning into files including data for one minute, normalization (bringing to a state from 0 to 1) using MS Excel software, and plotting the spectra of sections using the Fourier method for every minute in the environment of the mathematical package Mathcad 14. The spectra of signals from assignments from MP 6 and 5, 7 and 5 were filtered from the ECG signal (divide the spectrum of the MP assignment to the ECG assignment spectrum) in MS Excel. The most characteristic harmonics from the low-frequency region of the spectrum (0.5–2 Hz) are distinguished. For this purpose, frequencies of 0.7, 1.5, and 1.7 Hz were chosen, in which the amplitude most clearly changed from spectrum to spectrum. Then, the time dependences of the amplitudes of the most characteristic harmonics of the filtered spectra are plotted.

Затем проводят нагрузочную водно-питьевую пробу в виде 350 мл теплой воды (температура около 36ºС) и вновь производят запись сигналов от МП и ЭКГ с отведений в течение 20 мин. Аналогично строят временные зависимости амплитуд наиболее характерных гармоник фильтрованных спектров после нагрузочной пробы. Then, a load water-drinking test is carried out in the form of 350 ml of warm water (temperature is about 36 ° C) and the signals from the MP and ECG from the leads are recorded again for 20 minutes. Similarly, the time dependences of the amplitudes of the most characteristic harmonics of the filtered spectra after a load test are built.

На следующем этапе обработки сигналов производится сравнение поведения выбранных гармоник до и после нагрузочной водно-питьевой пробы. Результаты подобной обработки представлены на фиг.2, где изображена зависимость средней амплитуды от времени для частот 0,7 Гц; 1,5 Гц; 1,7 Гц, и фиг.3, где представлена зависимость стандартных отклонений от времени для фоновой записи и после функциональной пробы.At the next stage of signal processing, the behavior of the selected harmonics is compared before and after a load of water-drinking samples. The results of such processing are presented in figure 2, which shows the dependence of the average amplitude on time for frequencies of 0.7 Hz; 1.5 Hz; 1.7 Hz, and FIG. 3, which shows the dependence of standard deviations on time for background recording and after a functional test.

В результате получается динамика изменения наиболее характерных гармоник из спектра сигнала МП, по которой можно судить о степени наполняемости МП.As a result, we obtain the dynamics of changes in the most characteristic harmonics from the spectrum of the MP signal, which can be used to judge the degree of occupancy of the MP.

Теоретическое обоснование способаThe theoretical basis of the method

Данный способ является неинвазивным и абсолютно безболезненным, он регистрирует биопотенциалы с поверхности кожи в области нахождения МП.This method is non-invasive and completely painless; it registers biopotentials from the skin surface in the area where the MP is located.

В процессе построения спектров сигналов с отведений было выявлено, что наибольшая активность наблюдается в низкочастотном диапазоне от 0 до 2 Гц. По результатам анализа спектров фона для одного и того же времени (в покое и при нагрузке) было установлено, что коэффициент корреляции чуть больше 0,8, то есть существует некоторая степень линейной зависимости между данными спектрами, следовательно, они схожи. Поэтому были выбраны три частоты в диапазоне 0,5–2 Гц, у которых наиболее четко прослеживалась динамика изменения амплитуды от времени. Для них также проводился корреляционный анализ (с помощью программы STATISTICA 10) в сравнении фон-нагрузка. В результате установлен коэффициент корреляции ≈0,2 для каждой частоты. Следовательно, эти частоты можно использовать для сравнения и анализа биоэлектрической активности мочевого пузыря. Причем для гармоник с наиболее высокой амплитудой (0,7 Гц, 1,5 Гц, 1,7 Гц) характерен схожий характер увеличения или уменьшения амплитуды во времени, а также изменение ее с периодичностью 4-6 мин.In the process of constructing the spectra of signals from the leads, it was revealed that the greatest activity is observed in the low-frequency range from 0 to 2 Hz. According to the analysis of the background spectra for the same time (at rest and under load), it was found that the correlation coefficient is slightly more than 0.8, that is, there is some degree of linear dependence between these spectra, therefore, they are similar. Therefore, three frequencies were selected in the range of 0.5–2 Hz, in which the dynamics of the amplitude change in time was most clearly traced. A correlation analysis was also performed for them (using the STATISTICA 10 program) in comparison with the background load. As a result, a correlation coefficient of ≈0.2 was established for each frequency. Therefore, these frequencies can be used to compare and analyze the bioelectric activity of the bladder. Moreover, harmonics with the highest amplitude (0.7 Hz, 1.5 Hz, 1.7 Hz) are characterized by a similar nature of the increase or decrease in amplitude in time, as well as its change with a frequency of 4-6 minutes.

Из фиг. 2, на которой представлена зависимость средних значений амплитуд выбранных трех частот от времени, видно увеличение активности на частотах 0,7 Гц, 1,5 Гц, 1,7 Гц с 10-й минуты после нагрузочной пробы (данные были подтверждены на 5 испытуемых). Из фиг. 3 можно сделать общий вывод о том, как изменялась дисперсия среднего значения гармоник (амплитуды биопотенциалов стенок мочевого пузыря) во времени: для некоторых значений времени отличие дисперсии при функциональной нагрузке и фоновой записи >30%. Достоверность полученных данных превышает 95% (уровень значимости р=0,03). Он был посчитан методом Стьюдента в программе STATISTICA 10.From FIG. 2, which shows the dependence of the average values of the amplitudes of the selected three frequencies on time, you can see an increase in activity at frequencies of 0.7 Hz, 1.5 Hz, 1.7 Hz from the 10th minute after the load test (data were confirmed for 5 subjects) . From FIG. 3, we can draw a general conclusion about how the variance of the average harmonics (the amplitude of the biopotentials of the walls of the bladder) varied over time: for some time values, the variance is different between the functional load and background recording> 30%. The reliability of the obtained data exceeds 95% (significance level p = 0.03). It was calculated by the student method in the STATISTICA 10 program.

Из полученных результатов следует, что в спектре биопотенциалов стенок МП – в случае функциональной водно-питьевой пробы наблюдается увеличение активности биопотенциалов стенок МП после десятой минуты регистрации. Отметим, что этот вывод получен при данных условиях исследований (объем воды ее температура). Известно, что время всасывания воды в организме человека зависит не только от химического состава воды и психофункционального состояния организма, но и от температуры воды (Горемыкин В.И., Усанов Д.А., Просова Е.Е. и соавт. Устройство для коррекции нарушений уродинамики верхних мочевых путей у детей с хроническим пиелонефритом// Медицинская техника, 2014, № 4, С. 1–4).From the obtained results it follows that in the spectrum of biopotentials of the walls of the MP - in the case of a functional water-drinking sample, an increase in the activity of the biopotentials of the walls of the MP after the tenth minute of registration is observed. Note that this conclusion was obtained under these research conditions (the volume of water is its temperature). It is known that the time of water absorption in the human body depends not only on the chemical composition of the water and the psycho-functional state of the body, but also on the water temperature (Goremykin V.I., Usanov D.A., Prosova E.E. et al. Device for correction disorders of the urodynamics of the upper urinary tract in children with chronic pyelonephritis // Medical Technology, 2014, No. 4, P. 1-4).

Можно отметить также, что при функциональной нагрузке (водно-питьевой пробе) изменяется характер динамики выбранных гармоник: в фоновой записи гармоники ведут себя практически одинаково во времени, а после питьевой пробы наблюдается большее изменение в амплитудах гармоник с течением времени, причем периодическое с интервалом около 12 мин (фиг. 2). Одним из главных результатов данного способа является обнаружение нескольких частот из интервала 0,5-2 Гц (0,7 Гц, 1,5 Гц, 1,7 Гц), на которых можно увидеть динамику стенок МП, подтвержденной в серии случаев с достаточной достоверностью, вытекающей из корреляционного анализа данных гармоник. It can also be noted that at the functional load (water-drinking sample), the dynamics of the selected harmonics changes: in the background recording, the harmonics behave almost the same in time, and after the drinking sample, a larger change in the amplitudes of the harmonics is observed over time, and periodically with an interval of about 12 min (Fig. 2). One of the main results of this method is the detection of several frequencies from the interval 0.5-2 Hz (0.7 Hz, 1.5 Hz, 1.7 Hz), on which you can see the dynamics of the walls of the MP, confirmed in a series of cases with sufficient reliability arising from the correlation analysis of harmonic data.

Таким образом, с помощью заявляемого способа была выявлена общая закономерность в изменении биоэлектрической активности МП, что может быть основой при диагностике степени наполненности МП и сократительной способности МП.Thus, using the proposed method, a general pattern was revealed in the change in the bioelectrical activity of MP, which can be the basis for the diagnosis of the degree of MP filling and contractility of MP.

Примеры примененияApplication examples

Были проведены исследования по зависимости биопотенциалов стенки МП от степени его наполненности у нескольких пациентов. Была проведена регистрация биопотенциалов МП и построение фильтрованных спектров данных сигналов до и после нагрузочной водно-питьевой пробы. После водно-питьевой пробы была выявлена общая динамика в изменении активности определенных частот 0,7 Гц, 1,5 Гц, 1,7 Гц из диапазона наибольшей активности в спектре сигнала. Отклонения от среднего амплитуд данных гармоник увеличивались с течением времени, что совпадало с ощущением наполнения МП у испытуемых. Данные частоты показывали общую закономерность как в нескольких экспериментах с одним испытуемым, так и в результатах, полученных при исследовании других испытуемых. Результаты применения данного способа показали возможность определения степени наполненности МП по увеличивающимся амплитудам гармоник спектра сигнала с ЭЭГ. Достоверность данных по выбранным частотам более 95% (уровень значимости р=0,03).Studies have been conducted on the dependence of the biopotentials of the MP wall on the degree of its fullness in several patients. MP biopotentials were recorded and filtered spectra of these signals were constructed before and after a load of water-drinking samples. After a water-drinking test, a general dynamics was revealed in the change in the activity of certain frequencies of 0.7 Hz, 1.5 Hz, 1.7 Hz from the range of the highest activity in the signal spectrum. Deviations from the average amplitudes of these harmonics increased over time, which coincided with the feeling of filling the MP in the subjects. These frequencies showed a general pattern both in several experiments with one subject and in the results obtained in the study of other subjects. The results of the application of this method showed the possibility of determining the degree of occupation of the MP by increasing amplitudes of the harmonics of the spectrum of the signal with EEG. The reliability of the data at the selected frequencies is more than 95% (significance level p = 0.03).

Claims (1)

Способ определения наполненности мочевого пузыря путем измерений при помощи трех электродов, отличающийся тем, что электроды накладывают на кожу в области нахождения мочевого пузыря и подключают к усилителю биопотенциалов для получения двух отведений, с помощью которых измеряют сигналы биоэлектрической активности стенок мочевого пузыря, одновременно производят регистрацию электрокардиограммы для фильтрации сигнала, математически обрабатывают полученные сигналы путем нормировки и построения спектров сигналов мочевого пузыря и электрокардиограммы методом Фурье, осуществляют фильтрацию сигнала мочевого пузыря от сигнала электрокардиограммы путем деления спектра сигнала мочевого пузыря на спектр сигнала электрокардиограммы, выделяют характерные частоты спектров из диапазона наибольшей активности 0,7 Гц, 1,5 Гц, 1,7 Гц, указанные измерения осуществляют дважды - до и после водно-питьевой нагрузки, сравнивают амплитуды характерных частот и по их увеличению судят о степени наполненности мочевого пузыря.A method for determining the fullness of the bladder by measuring with three electrodes, characterized in that the electrodes are applied to the skin in the area of the bladder and connected to a biopotential amplifier to obtain two leads, which measure the signals of the bioelectric activity of the walls of the bladder, and simultaneously record the electrocardiogram to filter the signal, mathematically process the received signals by normalizing and plotting the signal spectra of the bladder and ctrocardiograms by the Fourier method, filter the bladder signal from the electrocardiogram signal by dividing the spectrum of the bladder signal by the spectrum of the electrocardiogram signal, distinguish the characteristic frequencies of the spectra from the highest activity range of 0.7 Hz, 1.5 Hz, 1.7 Hz, these measurements are performed twice - before and after water-drinking load, the amplitudes of the characteristic frequencies are compared and the degree of fullness of the bladder is judged by their increase.
RU2016101431A 2016-01-19 2016-01-19 Method for bladder fullness diagnosis RU2619752C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016101431A RU2619752C1 (en) 2016-01-19 2016-01-19 Method for bladder fullness diagnosis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016101431A RU2619752C1 (en) 2016-01-19 2016-01-19 Method for bladder fullness diagnosis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2619752C1 true RU2619752C1 (en) 2017-05-17

Family

ID=58716143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016101431A RU2619752C1 (en) 2016-01-19 2016-01-19 Method for bladder fullness diagnosis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2619752C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1563670A1 (en) * 1987-12-07 1990-05-15 П.П.Салон и Н.С.Захарова Method of stimulation tonometry of urinary bladder
US5103835A (en) * 1990-05-02 1992-04-14 Nihon Kohden Corporation Impedance monitoring device for preventing urinary incontinence
WO2013013782A2 (en) * 2011-07-22 2013-01-31 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH) Method and device for monitoring the filling level of the bladder of a patient
RU2541337C1 (en) * 2013-07-16 2015-02-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Российская медицинская академия последипломного образования" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО РМАПО Минздрава России) Differential diagnostic technique for evacuation dysfunctions of rectus and urinary bladder in children

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1563670A1 (en) * 1987-12-07 1990-05-15 П.П.Салон и Н.С.Захарова Method of stimulation tonometry of urinary bladder
US5103835A (en) * 1990-05-02 1992-04-14 Nihon Kohden Corporation Impedance monitoring device for preventing urinary incontinence
WO2013013782A2 (en) * 2011-07-22 2013-01-31 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH) Method and device for monitoring the filling level of the bladder of a patient
RU2541337C1 (en) * 2013-07-16 2015-02-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Российская медицинская академия последипломного образования" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО РМАПО Минздрава России) Differential diagnostic technique for evacuation dysfunctions of rectus and urinary bladder in children

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НЕЙМАРК А.И. Недержание мочи у женщин. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013, 127 с. WALTER J.S. Direct bladder stimulation with percutaneous electrodes and impedance monitoring of volume in an SCI animal model. J Spinal Cord Med. 1995 Apr;18(2):98-102 - . *
НЕЙМАРК А.И. Недержание мочи у женщин. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013, 127 с. WALTER J.S. Direct bladder stimulation with percutaneous electrodes and impedance monitoring of volume in an SCI animal model. J Spinal Cord Med. 1995 Apr;18(2):98-102 - реферат. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6593656B2 (en) Blood volume monitor
KR102556074B1 (en) Wearable Technologies for Joint Health Assessment
US10842386B2 (en) Dynamically variable filter
ES2720127T3 (en) Automated speed and amplitude conduction measuring instrument of the sural nerve
US20100094147A1 (en) Systems and methods for monitoring heart function
Prats-Boluda et al. Active concentric ring electrode for non-invasive detection of intestinal myoelectric signals
Cho et al. A bio-impedance measurement system for portable monitoring of heart rate and pulse wave velocity using small body area
Piuzzi et al. Low-cost and portable impedance plethysmography system for the simultaneous detection of respiratory and heart activities
US20160135715A1 (en) Method for respiratory measurement
Diaz et al. Heart rate detection from single-foot plantar bioimpedance measurements in a weighing scale
Oliveira et al. Characterization of the electrode-skin impedance of textile electrodes
US6490480B1 (en) Apparatus and methods for measuring autonomic nervous system function
Młyńczak et al. Impedance pneumography: Is it possible?
RU2732344C2 (en) System, recorder and surface electromyography method
Rafols-de-Urquia et al. Evaluation of a wearable device to determine cardiorespiratory parameters from surface diaphragm electromyography
Feng et al. Sleeping heart monitoring using hydrogel-textile capacitive ECG electrodes
US10004445B2 (en) Apparatus and method for stimulator on-skin short detection
RU2619752C1 (en) Method for bladder fullness diagnosis
Postolache et al. New approach on cardiac autonomic control estimation based on BCG processing
Mizusako et al. Investigation of non-contact biometric system using capacitive coupling electrodes
Iliev et al. An analogue front-end for paced ECG registration by capacitive electrodes
Vovkanych et al. Validity of the software-hardware complex" Rytm" for measuring the RR intervals and heart rate variability at rest
Przystup et al. A detector of sleep disorders for using at home
Corciova et al. Hemodynamic monitoring using peripheral impedance plethysmography
AU2021104416A4 (en) Device for measuring severity estimation in muscular atrophy & inflammation of muscles.