БИОИМПЕДАНСНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ОТ СТАНДАРТНЫХ ПОЗИЦИЙ ЭКГ ЭЛЕКТРОДОВ А.Д.Ефремова, Д.А.Прилуцкий

БИОИМПЕДАНСНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ОТ СТАНДАРТНЫХ
ПОЗИЦИЙ ЭКГ ЭЛЕКТРОДОВ
А.Д.Ефремова, Д.А.Прилуцкий1, Н.Н.Рыбкин1
Национальный исследовательский университет МИЭТ, Москва
1
ООО «Медицинские Компьютерные Системы», Москва
E-mail: ptonya@mks.ru
Анализ ЭКГ является диагностическим инструментом, который используется для оценки функционального состояния сердца и определения
сердечно-сосудистых патологий [1]. В свою очередь, биоимпедансный
анализ (БИА) является эффективным решением для оценки компонентного
состава тела человека [2] и количества внеклеточный и внутриклеточной
жидкости.
Измерительная часть метода БИА заключается в пропускании через
участки (сегменты) тела безопасных электрических токов на одной или нескольких частотах, измерения падения напряжения и вычисления комплексного сопротивления – биоимпеданса. Анализ значений биоипеданса
основан на предположении о связи между измеренными значениями сопротивления с компонентным составом тела. По сути БИА состава тела
основывается на различиях в электропроводности составляющих его тканей, ввиду различного содержания в них жидкости и электролитов.
Как правило, при методе БИА использует определенную схему подключения электродов, когда две пары из близко расположенных зондирующих и измерительных электродов подключены к запястью и лодыжке [3].
В то же время ЭКГ в 6 стандартных отведениях I–AVF записывается, используя только четыре электрода, прикрепленных к запястьям и лодыжкам
пациента [1].
Рис. 1 – Схема наложения электродов
при одновременном съеме ЭКГ и БИА.
Предлагается зондирующие электроды присоединять к L (левая рука)
и N (правая нога), а измерительные электроды к R (правая рука) и F (левая
нога) позиция, соответствующим электродам ЭКГ (см. Рис.1). Такой метод
подключения является нестандартным для биоимпедансных измерений, но
широко применим при регистрации ЭКГ в стандартных отведениях.
Использование стандартной схемы БИА не позволяет достаточно
точно измерять импеданс туловища, так как сопротивление туловища составляет около 10% от сопротивления всего тела человека по линии руканога. В предложенной схеме область измерения является центральная
часть тела – туловище. Как правило, активное сопротивление туловища
взрослых людей находится в диапазоне 15..30 Ом.
Специальный четырех–электродный биомедицинский ПК усилитель
был разработан ООО «Медицинские Компьютерные Системы». Усилитель
подключается к персональному компьютеру через USB и соответствует
стандартам безопасности [4], [5]. Компьютерная программа обеспечивает
съем ЭКГ в течении 3 или 5 минут от 6 отведений и анализирует вариабельность сердечного ритма [6]. Активная и реактивная биоимпедансные
составляющие измеряется от 95 точках в диапазоне 5..100 кГц. На рис. 2
приведены пример графиков измерения импеданса.
Рис. 2 – Активный (а) и реактивный (б) импеданс туловища здорового
мужчины, 43 года.
Многочастотный БИА позволяет оценить объемы внеклеточных и
внутриклеточных жидкостей. Это основано на свойстве клеток и их мембран – не проводить ток низкой частоты (см. Рис. 3).
клеточная ткань
ток низкой частоты
распространяется
преимущественно
вне клеток
эквивалентная схема
R внеклеточное
ток высокой частоты
проходит
сквозь клетки
R внутриклеточное
С клеточных мембран
Рис. 3 – Эквивалентная схема прохождение электрического тока через биологический объект при разных частотах.
Использование общих электродов для ЭКГ и БИА дает новую возможность для более эффективной и качественной медицинской диагностики, например, во время скрининга. Важным преимуществом использования
предложенной схемы подключения электродов для БИА является более
высокая точность измерения импеданса жизненно важных органов тела
(сердца, легких, печени и т.д.), так как основной сегмент измерения в этой
схеме является туловище.
Библиографический список
1. Berbari, E. J. “Principles of Electrocardiography.” // The Biomedical
Engineering Handbook: Second Edition. Ed. Joseph D. Bronzino Boca
Raton: CRC Press LLC, 2000
2. Jukka A. Salmi, Body composition assesment with segmental
multifrequency bioimpedance method. // Journal of sport sciency &
medicine. Vol. 2 supplementum 3, 2003.
3. Henry C. Lukaski. Assessment of body composition using tetrapolar
bioelectrical impedance analysis. // Journal Bristol-Myers Nutrition
Symposia 1990 Vol. 9 pp. 303-315
4. IEC 60601-1 ed3.0 Medical electrical equipment - Part 1: General
requirements for basic safety and essential performance // www.iec.ch,,
2011
5. IEC 60601-2-25 ed2.0. Medical electrical equipment - Part 2-25:
Particular requirements for the basic safety and essential performance of
electrocardiographs. // www.iec.ch, 2011
6. Heart Rate Variability. Standards of Measurement, Physiological
Interpretation, and Clinical Use. Task Force of the European Society of
Cardiology the North American Society of Pacing Electrophysiology.//
American heart association. Circulation. 1996; 93: 1043-1065
Сведения об авторах
Ефремова Антонина Дмитриевна – магистр, дата рождения: 26.07.1991г.
Прилуцкий Дмитрий Анатольевич – к.т.н., дата рождения: 26.08.1969г.
Рыбкин Николай Николаевич – аспирант, дата рождения: 21.03.1988г.
Вид доклада: устный (/ стендовый)