Частотні залежності ринологічних параметрів електричного біоімпедансу в області навколоносових і носових пазух

Introduction. Possibilities of three-frequency broadband electrical bioimpedanceometry of the nasal and paranasal regions were investigated.Research methodology and equipment. The studies were performed experimentally non-invasively using a three-frequency wideband bioimpedance system TOR-M-1, adapted to the conditions and requirements of rhinological studies. The TOR-M-1 system provides the measurement of the module Z and the phase angle φ of the impedance of the human body sections at three frequencies of 20 kHz, 100 kHz and 500 kHz with programmatic calculation of active R, reactive X components of the impedance at these frequencies. Non-invasive impedance parameters were measured using a tetrapolar technique using paired stainless steel active electrodes connected to the human body in the area between the cheek and the hand.Results and Discussion. It is established that the values ​​of the module, phase angle, active and reactive components of the impedance at these frequencies are individually individual for a particular person and change dynamically in the presence of rhinological diseases. The most characteristic features that characterize the normal and abnormal conditions of the nasal and paranasal tissues, are concentrated in the frequency dependences of the phase angle.Conclusions. Cole diagrams for groups of patients with certain phase-to-angle ratios at three frequencies show the possibility of determining different functional states of patients: the normal state, the presence of residual phenomena of rhinological diseases, while the subjective person feels normal and active disease. The results of impedance frequency parameters dynamics during respiratory disease are presented.Исследованы возможности тричастотнои широкополосной электрической биоимпедансометрии носовых и околоносовых областей с точки зрения оценки состояния и динамики ринологического осложнений по частотным зависимостям параметров полного сопротивления (импеданса) этих областей. Исследования выполнены экспериментально неинвазивно с использованием системы тричастотнои широкополосной биоимпедансометрии ТОР-М-1, адаптированной для условий и требований ринологического исследований. Система ТОР-М-1 обеспечивает измерение модуля Z и фазового угла φ импеданса участков тела человека на трех разнесенных частотах 20 кГц, 100 кГц и 500 кГц с программным расчетом активной R, реактивной Х составляющих импеданса на этих частотах. Неинвазивное измерение параметров импеданса осуществляли с тетраполярная методике с использованием парных «активных» электродов из нержавеющей стали, подключенных к телу человека по методике правая щека-левая рука и левая щека-правая рука добровольца. Установлено, что значение модуля, фазового угла, активной и реактивной составляющих импеданса на этих частотах является личностно индивидуальными для конкретного лица-добровольца и динамично изменяются при наличии и течения ринологического осложнений. Наиболее характерные признаки, характеризующие нормальный и аномальный состояния носового и околоносовых сред, сосредоточены в частотных зависимостях фазового угла. На примерах построения диаграмм Коула для групп пациентов с определенными соотношениями фазовых углов на указанных частотах показана возможность определения нормального состояния пациентов (без ринологического осложнений), наличия остаточных явлений ринологических осложнений, в то время как человек субъективно чувствует нормальное состояние, и состояния заболевания. Также приведены результаты исследований, характеризующие динамику частотных параметров импеданса при наличии респираторного заболевания.Досліджено можливості тричастотної широкосмугової електричної біоімпедансометрії носових і навколоносових областей з точки зору оцінки стану і динаміки ринологічних ускладнень за частотними залежностями параметрів повного електричного опору (імпедансу) цих областей. Дослідження виконані експериментально неінвазивно з використанням системи тричастотної широкосмугової біоімпедансометрії ТОР-М-1, адаптованої для умов і вимог ринологічних досліджень. Система ТОР-М-1 забезпечує вимірювання модуля Z і фазового кута φ імпедансу ділянок тіла людини на трьох рознесених частотах 20 кГц, 100 кГц і 500 кГц з програмним розрахунком активної R, реактивної Х складових імпедансу на цих частотах. Неінвазивне вимірювання параметрів імпедансу здійснювали за тетраполярною методикою з використанням парних «активних» електродів із нержавіючої сталі, під’єднаних до тіла людини за методикою права щока-ліва рука та ліва щока-права рука добровольця. Встановлено, що значення модуля, фазового кута, активної і реактивної складових імпедансу на цих частотах є особистісно індивідуальними для конкретної особи-добровольця і динамічно змінюються у разі наявності і перебігу ринологічних ускладнень. Найбільш характерні ознаки, які характеризують нормальний і аномальний стани носового і навколоносового середовищ, зосереджені у частотних залежностях фазового кута. На прикладах будови діаграм Коула для груп пацієнтів з певними співвідношеннями фазових кутів на зазначених частотах показана можливість визначення нормального стану пацієнтів (без ринологічних ускладнень), наявності залишкових явищ ринологічних ускладнень, в той час як людина суб’єктивно відчуває нормальний стан, та стану захворювання. Також наведені результати досліджень, які характеризують динаміку частотних параметрів імпедансу у разі наявності респіраторного захворювання

Динаміка частотних залежностей параметрів електричного імпедансу людини в процесі сухого голодування

Introduction The article considers the possibility of further development of the method of analysis of the parameters of electrical impedance to determine the current functional state of a person in various conditions of his life, in particular during the "dry" fasting. The aim of the study was the dispersion properties investigation of the amplitude and phase parameters of human body impedance in the extended frequency band during the weekly one and half day "dry" fasting. Methods. Measurement of electrical impedance parameters was performed weekly during half a year on one person before, during and after a day and a half fasting . Broadband three-frequency measurement technique is used. The possibility of analyzing the dispersion characteristics of a human body using the Cole hologram is considered. Results and discussion. It is established that in the process of "dry" fasting there is a change of all parameters of impedance. The most pronounced changes in the parameters of electrical impedance are observed by the definition of the module and the active component at a frequency of 100 kHz, the phase at frequencies 20 and 500 kHz, the reactive component at a frequency of 20 kHz. Conclusion. Changes in the dispersion properties of the human body impedance are noticeable in all parameters especially in phase and reactive resistance. According to the research results an interpretation of changes in the functional state of a person during fasting was made.Рассмотено методику анализа и результаты експериметальных исследований изменений функционального состояния человека на основе анализа параметров электрического импеданса в процессе "сухого" голодания. Измерение параметров импеданса проводились в течение полугода еженедельно до, во время и после полуторасуточного голодания. Применялась широкополосная трехчастотная методика измерений. Установлено, что в процессе "сухого" голодания имеет место изменение всех параметров электрического импеданса. Наиболее отчетливые изменения параметров модуля и активной составляющей имеют место на частоте 100 кГц, фазы на частотах 20 и 500 кГц, реактивной составляющей на частоте 20 кГц. Изменения дисперсионных свойств сопротивления тела человека заметны по всем параметрам, но наиболее ощутимы изменения фазы и реактивного сопротивления. Проилюстрирована возможность анализа динамики дисперсионных характеристик импеданса тела человека с помощью годографа Коула. По результатам исследований дана интерпретация изменений функционального состояния человека во время голодания.Розглянуто методику аналізу та результати експериметальних досліджень змін функціонального стану людини за аналізом параметрів електричного імпедансу під час "сухого" голодування. Вимірювання параметрів електричного імпедансу людини проводились протягом півроку щотижня до, під час та після півтора добового голодування. Використана широкосмугова тричастотна методика вимірювань. Встановлено, що в процесі "сухого" голодування має місце зміна всіх параметрів електричного імпедансу. Найбільш виразні зміни параметрів імпедансу спостерігаються за модулем і активною складовою на частоті 100 кГц, фази на частотах 20 і 500 кГц, реактивної складової на частоті 20 кГц. Зміни дисперсійних властивостей опору тіла людини помітні за всіма параметрами, але найбільш відчутні зміни фази і реактивного опору. За результатами досліджень надано інтерпретацію змін функціонального стану людини під час голодування

Хмарний сервіс візуального моніторингу динаміки функціонального стану пацієнта за параметрами електричного біоімпедансу

Background/Aim. The results of the development of its own cloud service and a flexible web interface of the electrical bioimpedance measurement system are presented. The purpose of this article is to investigate and describe additional cloud service which is posible to use in the problems of diagnosing body composition and its biohydration. The system provides the organization and convenient operational control of the diagnostic or therapeutic procedure based on the direct determination and dynamics of the constituent parameters of the electrical bioimpedance (module, phase angle, active and reactive components) in an extended frequency band.System implementation. The features and conditions for the implementation of such a system are considered on the example of the problem of diagnosing the dynamics of the water status of a person directly during an ultrafiltration session of the hemodialysis procedure. In this case, the structure combines an ``artificial kidney'' apparatus, a bioimpedance meter and a cloud service with processing and display of input data into a single system.Accumulation and analysis of clinical data. Measurement of electrical bioimpedance parameters is carried out at three fixed frequencies of 20 kHz, 100 kHz and 500 kHz in automatic mode during the entire ultrafiltration session. The data obtained through API during measurements is displayed in the web interface. Discussion and Conclusion. The indicated impedance parameters are used as diagnostic indicators, as well as the position of the impedance vectors on the complex plane relative to the ``tolerance ellipses''. Focusing on the dynamic changes in bioimpedance parameters, it is possible to objectively assess the functional state dynamic of the patient and correctness of any treatment procedure.Представлены результаты разработки собственного облачного сервиса и гибкого веб-интерфейса системы электрической биоимпедансометрии, которая используется в задачах диагностики состава тела и его биогидратности. Система обеспечивает организацию и удобный оперативный контроль протекания диагностической или лечебной процедуры на основе непосредственного определения и динамики составляющих параметров электрического биоимпедансу (модуля, фазового угла, активной и реактивной составляющих) в расширенной полосе частот. Особенности и условия реализации такой системы рассмотрены на примере задачи диагностики динамики водного статуса человека непосредственно в течение сеанса ультрафильтрации во время процедуры гемодиализа. В этом случае структура объединяет в единую систему аппарат "искусственной почки", биоимпедансометр и облачный сервис с обработкой и отображением входных данных. Измерение параметров электрического биоимпедансу осуществляются на трех фиксированных частотах 20 кГц, 100 кГц и 500 кГц в автоматическом режиме в течение всего сеанса ультрафильтрации. Полученные данные во время измерений отображается в веб-интерфейсе. Как диагностические показатели применяются указанные параметры импеданса, а также положение векторов импеданса на комплексной плоскости относительно "эллипсов толерантности". Ориентируясь на динамические изменения параметров биоимпеданса можно объективно оценивать динамический функциональное состояние пациента и корректировать прохождения любой лечебной процедуры.Представлено результати розроблення власного хмарного сервісу і гнучкого веб-iнтерфейсу системи електричної біоімпедансометрії, яка використовується в задачах діагностики складу тіла і його біогідратності. Система може бути використана як окремо, наприклад у разі вирішення питань контролю складу тіла в герантології, кардіології, нефоролігії, дієтології, спортивній медицині тощо, так і як вбудований додаток для інших медико-технічних засобів, наприклад для гемодіалізу. Вона забезпечує організацію і зручний оперативний контроль протікання діагностичної або лікувальної процедури, що пов’язана з необхідністю визначення і динаміки складу тіла людини на основі безпосереднього визначення і динаміки складових параметрів електричного біоімпедансу (модуля, фазового кута, активной і реактивної складових) в розширеній смузі частот. Особливості і умови реалізації такої системи розглянуто на прикладі задачі діагностики динаміки водного статусу людини безпосередньо протягом сеансу ультрафільтрації під час процедури гемодіалізу. У цьому разі структура об’єднує в єдину систему апарат "штучної нирки", бiоiмпедансометр та хмарний сервіс i здiйснює обробку вхiдних даних. Вимірювання параметрів електричного біоімпедансу здійснюються на трьох фіксованих частотах 20 кГц, 100 кГц і 500 кГц в автоматичному режимі протягом всього сеансу ультрафільтрації. Отримані дані під час вимірювань вiдображається у веб-iнтерфейсі. Як діагностичні показники застосовуються зазначені параметри імпедансу, а також положення векторів імпедансу на комплексній площині відносно "еліпсів толерантності". Орiєнтуючись на динамічні змiни параметрів бiоiмпедансу, можна об’єктивно оцiнювати динамічний функцiональний стан пацiєнта та корегувати проходження будь-якої лікувальної процедури

Формування кардіоінтервалограм за фотоплетизмографічними реалізаціями периферичних пульсових сигналів

Features and possibilities of implementation of heart rate variability (HRV) cardiosystems based on the registration of peripheral photoplethysmographic pulse signals, which are easier and more convenient to register than electrocardiogram signals, are considered. The possibility of assessing the functional state using both long and short implementations of pulse signals without loss of accuracy in determining the diagnostic significance of statistical and spectral HRV parameters is indicated. The expediency of assessing heart rate variability not only by the parameters of one pulse signal registered at a certain point of the body, but also by the parameters of several such signals registered at different points of the human body, for example on the limbs, with an assessment of the differences in heart rate variability relative to the sagittal plane, is shown.A study was conducted to determine the duration of cardio intervals for pairs of pulse signals, simultaneously taken from two points of the human body — on the upper limbs relative to the sagittal plane. The accuracy of obtaining cardiointervalograms based on the formation of the durations of cardio cycles according to three characteristic contour points of pulse impulses — according to the maximum and minimum of the leading edge and the maximum of its steepness — was evaluated. A method of forming difference time series, representing the delay between different characteristic points of each signal separately and between the characteristic points of two signals of the same name, is proposed. The real possibility of using difference series to estimate HRV is shown due to the fact that such series may be more sensitive to minor changes in the state of the cardiovascular system.The results of the experiment on the processing of pairs of ultra short pulse photoplethysmographic signals with a duration of 60±10 s., measured simultaneously from the fingers of the left and right hands of the subject, which can be considered as the initial reaction of the tone relaxation process after the test exposure, are presented.Розглянуто особливості і можливості реалізації кардіосистем варіабельності серцевого ритму (ВСР), заснованих на реєстрації периферичних фотоплетизмографічних пульсових сигналів, які простіше і зручніше реєструвати, ніж сигнали електрокардіограми. Зазначено про можливості оцінки функціонального стану з використанням як тривалих, так і коротких реалізацій пульсових сигналів без втрати точності визначення діагностичної значимості статистичних та спектральних параметрів ВСР. Показано про доцільність оцінки варіабельності серцевого ритму не лише за параметрами одного пульсового сигналу, зареєстрованого в певній точці тіла, а й за параметрами кількох таких сигналів, зареєстрованих в різних точках тіла людини, наприклад на кінцівках, з оцінкою відмінностей варіабельності серцевого ритму відносно сагітальної площини. Виконано дослідження з визначення тривалості кардіоінтервалів для пар пульсових сигналів, одночасно знятих із двох точок тіла людини – на верхніх кінцівках відносно сагітальної площини. Оцінено точності отримання кардіоінтервалограм на основі формування тривалостей кардіоціклів за трьома характерними контурними точками пульсових імпульсів – за максимумом і мінімумом переднього фронту та максимумом його крутизни. Запропоновано спосіб формування різницевих часових рядів, що являють собою запізнення між різними характерними точками кожного сигналу окремо і між однойменними характерними точками двох сигналів. Показано реальну можливість використання різницевих рядів для оцінки ВСР через те, що такі ряди можуть виявитися більш чутливими до незначних змін стану серцево-судинної системи. Наведено результати експерименту з обробки пар ультракоротких пульсових фотоплетизмографічних сигналів тривалістю 60±10 с., що виміряні одночасно з пальців лівої та правої руки випробуваної особи. Експремент можна розглядати як початкову реакцію процесу релаксації тонусу після дії тестового впливу

Хронічний панкреатит та цукровий діабет - предиктори розвитку раку підшлункової залози

Хронічний панкреатит та цукровий діабет - предиктори розвитку раку підшлункової залоз

Аналіз реограм за методом фазової площини

Rheography or impedance plethysmography is a non-invasive medical method of electrical resistance measurements that reflects blood volume changes of a tissue. Rheogram signals are usually processed by the form analyze where quantity assessment based on characteristic point. But rheography signal might be so specific in the case of some disease that this method is not possible to use. Therefore we research possibility of using phase plane method for rheogram analyze for mor e accurate diagnose. We have registered signals from four group of patient: healthy, with vascular dystonia, neurocirculatory dystonia and hypertension pathology. Different types of signal preprocessing in particular filtration with soft threshold are comp ared to accept appropriate result from applying phase plane method. The most appropriate result is achieved by applying discrete wavelet transform with coefficient based on Hirst ratio. Diagnostic value of rheograms analysis by their phase portraits is proved. Especially, it is possible to recognize norm and pathology by two quantitative measures of phase portrait: diameter and square.В работе приведены результаты обработки пульсовых сигналов реограмм методом фазового портрета. Обосновано выбор вида фильтрации и коэффициентов дискретного вейвлет-преобразования на основе коэффициента Хьюста. Доказано диагностическая ценность анализа реограмм по их фазовым портретам. Результаты работы основаны на экспериментальных исследованиях в клинике.У статті проведено результати обробки реографічних сигналів методом фазової площини. Обґрунтовано вибір виду фільтрації та коефіцієнтів дискретного вейвлет-розкладу реографічного сигналу на основі розрахунку коефіцієнту Хьорста. Доведено діагностична цінність аналізу реограм за фазовими портретами, рекомендовано діагностичні критерії. Результати роботи приведені на основі експериментальних клінічних досліджень

Экспериментальное исследование характеристик цифрового фотоплетизмографического сенсора

Описано новий, високочутливий оптичний сенсор, на основі світлодїодів, з яких один виконує функцію джерела світла, а другий зворотно-зміщений функціонує як світло- приймач. Показана можливість використання даного принципу вимірювання для задач отримання пульсової хвиліDesign of. the new, high-sensitivity optica! sensor, on the basis of the light-emitting diodes is presented, one with which carries out function of a light source, and another back displaced functions as the detector. Availability this principle of measuring for problems of recording pulse waves is shownОписан новый, высокочувствительный оптический сенсор, на основе светодиодов, один из которых выполняет функцию источника излучения, а другой функционирует как детектор. Показана возможность использования данного принципа измерения для задач регистрации пульсовой волн

СТАН СЛИЗОВОЇ ОБОЛОНКИ ШЛУНКА ЗА ДАНИМИ ЕНДОСКОПІЇ ІЗ ВИСОКОЮ РОЗДІЛЬНОЮ ЗДАТНІСТЮ ТА РЕЖИМОМ ВУЗЬКОСМУГОВОЇ ВІЗУАЛІЗАЦІЇ У ХВОРИХ НА АТРОФІЧНИЙ ГАСТРИТ, ПОЄДНАНИЙ З ПАТОЛОГІЄЮ ЩИТОПОДІБНОЇ ЗАЛОЗИ

Summary. Cancer and precancerous stomach pathology are an important problem in medicine today. It is important to identify additional risk factors for the development of stomach cancer. Single studies have shown the relationship between the development of atrophic gastritis and thyroid diseases. The aim of the study – to determine the peculiarities of the gastric mucosa structure in patients with chronic atrophic gastritis, depending on the presence of thyroid gland structural changes. Materials and Methods. 45 patients with atrophic gastritis underwent upper endoscopy using the endoscope with high resolution and narrow-band imaging modes and ultrasound examination of the thyroid gland. According to the ultrasound examination results, the patients were divided into the following groups: I – patients with focal changes, II – patients with diffuse changes of the thyroid gland, the comparison group – patients without changes in the thyroid gland. Statistical and correlation analyzes were carried out. Results. It was revealed an increase in the prevalence of erythematous changes, a tendency to an increase in the frequency of nodular relief of the gastric mucosa in patients with focal lesions in the thyroid gland, an increase in the frequency of stomach erosions, ulcers and hemorrhages in patients with structural changes in the thyroid gland, a significant increase in the frequency of diffuse spread of gastric mucosa intestinal metaplasia in patients with focal thyroid gland changes, compared with patients with diffuse thyroid gland changes or without them; dysplasia of the gastric mucosa was detected only in patients with structural thyroid gland changes and more often in patients of group I (p> 0.05). The obtained differences were confirmed by correlation analysis. Conclusions. In patients with atrophic gastritis combined with thyroid pathology (diffuse and focal), a significant increase of the gastric mucosa structural changes, including precancerous ones, was revealed, which is confirmed by the results of a correlation analysis.Резюме. Рак і передракова патологія шлунка представляють на сьогодні важливу проблему в медицині. Особливого значення надають виявленню додаткових факторів ризику розвитку раку шлунка. Результати поодиноких досліджень показали взаємозв’язок між розвитком атрофічного гастриту й захворюваннями щитоподібної залози. Мета дослідження – визначити особливості макро- і мікроструктури слизової оболонки шлунка за даними ендоскопічного дослідження з режимами збільшення і вузькосмугової візуалізації у хворих на хронічний атрофічний гастрит залежно від наявності структурних змін у щитоподібній залозі (ЩЗ). Матеріали і методи. 45 хворим на атрофічний гастрит проводили ендоскопічне обстеження шлунка за допомогою ендоскопа з високою роздільною здатністю й вузькоспектральною візуалізацією та ультразвукове дослідження щитоподібної залози, за результатами якого хворих поділили на наступні групи: перша група – хворі з наявністю вогнищевих змін у ЩЗ, друга – пацієнти з дифузними змінами ЩЗ, група порівняння – без патологічних змін ЩЗ. Проводили статистичний та кореляційний аналізи отриманих даних. Результати. Аналіз отриманих даних дозволив виявити збільшення поширеності еритематозних змін в шлунку, тенденцію до збільшення частоти і поширеності вузлувато-бугристого рельєфу в групі хворих із вогнищевими утвореннями у ЩЗ, збільшення частоти ерозій, виразок і геморагій у пацієнтів зі структурними змінами в ЩЗ, суттєве збільшення частоти дифузного поширення кишкової метаплазії (КМ) у шлунку в осіб із вогнищевими змінами в ЩЗ, порівняно з хворими з дифузними змінами структури ЩЗ, або без них; дисплазію слизової оболонки шлунка виявлено в середньому тільки у хворих із структурними змінами ЩЗ з тенденцією до збільшення частоти цієї ознаки у пацієнтів першої групи (p>0,05). Отримані відмінності підтвер­джено кореляційним аналізом. Висновки. У хворих на атрофічний гастрит, поєднаний із патологією ЩЗ (дифузного й вогнищевого характеру), виявлено суттєве збільшення частоти структурних змін слизової оболонки шлунка, в т. ч. передракового характеру, що підтверджено результатами кореляційного аналізу й свідчить про необхідність подальшого ретельного вивчення даної проблеми

Wideband bioimpedance meter with the adaptive selection of frequency grid

Широкосмуговий вимірювач біоімпедансу з адаптивним вибором сітки частот. Для діагностики функціонального стану і структури біооб'єктів з слабко вираженими неоднорідностями важливо швидко та точно визначати амплітудно- і фазочастотну характеристики. Для забезпечення цього в приладі використовується синтезатор частоти, амплітудно-фазовий детектор в інтегральному виконанні, а також активні електроди, за допомогою яких джерело струму і вхідні буферні підсилювачі з малою вхідною ємністю розташовуються в безпосередній близькості до досліджуваного біооб’єкту. Це дозволяє проводити вимірювання на частотах до 5 МГц з похибкою вимірювання не більше 5 % по модулю імпедансу і не більше 2-х градусів за фазою.Introduction. For the diagnosis of functional state and structure of biological objects with weakly expressed irregularities it is important quickly and accurately to determine the amplitude- and phase-frequency characteristics. Therefore, the purpose of the article is a representation of the results of the development of biological objects high-speed impedance meter with the ability to select adaptive grid measuring frequencies in the extended band. Structure of the impedance meter. Developed instrument is designed to measure the impedance of the object on fourelectrode method. The device uses a frequency synthesizer amplitude-phase detector integrally fabricated and active electrodes, by which the voltage controlled current source and the input buffer amplifiers with low input capacitance, are located in close proximity to the studied bioobject. This allowed to make measurements at frequencies up to 5 MHz. Instruments characteristics. To test the device characteristics the frequency characteris-tics of the test object (RC-chain) impedance were measured. It is composed of 5 precision resistors and capacitors. Parameters of the elements were measured preliminarily by labora-tory inductance, capacitance and resistance meter E7-12. The dependence of the measure-ment errors of the developed device in the frequency range from 1 kHz to 5 MHz is not more than 5% of the modulus of the impedance and not more than 2° of the phase.Для диагностики функционального состояния и структуры биообъектов с слабо выраженными неоднородностями важно быстро и точно определять амплитудно- и фазочастотную характеристики. Для обеспечения этого в приборе используется синтезатор частоты, амплитудно-фазовый детектор в интегральном исполнении, а также активные электроды, с помощью которых источник тока управляемый напряжением и входные буферные усилители с малой входной ѐмкостью располагаются в непосредственной близости к исследуемому биообъекту. Такие решения позволили производить измерения на частотах до 5 МГц с погрешностью не более 5% по модулю импеданса и не более 2-х градусов – по фазе