Реография как неинвазивный метод исследования заболеваний сердечно-сосудистой системы человека | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Медицина

Опубликовано в Молодой учёный №18 (360) апрель 2021 г.

Дата публикации: 03.05.2021

Статья просмотрена: 42 раза

Библиографическое описание:

Левин, А. И. Реография как неинвазивный метод исследования заболеваний сердечно-сосудистой системы человека / А. И. Левин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 18 (360). — С. 70-73. — URL: https://moluch.ru/archive/360/80689/ (дата обращения: 26.01.2022).



В данной статье определяются функциональные возможности реоплетизмографического метода исследования структуры тела человека, в частности сердечно-сосудистой системы и лёгких. Рассматриваются проблемные аспекты данного метода.

Ключевые слова: реоплетизмография, метод, сердечно-сосудистая система, электропроводность биологических тканей, инвазивные и неивазивные методы, комплексное сопротивление кожи.

Keywords: rheoplethysmography, method, the cardiovascular system, electrical conductivity of biological tissues, invasive and non-invasive methode, complex skin resistance.

Смертность от заболеваний сердечно-сосудистой системы (ССС) в России и мире в целом составляет примерно около 45 % от числа всех смертей (данные исследований за 2015 год в 53 Европейских странах).

Неинвазивные методы диагностики состояния сосудов, т. е. методы безхирургического вмешательства при обследовании, которые сейчас в большинстве используются в медицине, не обладают необходимой чувствительностью к ранним проявлениям патологических процессов и носят в основном вспомогательный характер. Применение инвазивных методов (связанные с хирургических вмешательством), для ранней диагностики заболеваний ССС, не всегда бывает оправдано на ранних стадиях данных заболеваний [1].

Исходя из этого, возникла острая необходимость повышения чувствительности неинвазивных методов определения заболеваний ССС и других, так как это ускорит точность и быстродействия диагностики.

Одним из приоритетных методов неинвазивного обследования сосудов и кровотока в целом, хотя и мало применяемым в настоящее время, является реография. В литературе встречается несколько наименований этого метода: реография, реоплетизмография (РПГ), электроплетизмография, электроимпедансная плетизмография, а также, применительно к конкретным органам, — реогепатография, реоэнцефалография. РПГ — метод исследования, в основе которого лежит регистрация колебаний электрического сопротивления (импеданса) тела, либо его участков или отдельных органов [2].

Тело человека состоит из различных тканей, каждая из которых обладает своим сопротивлением. Так, сухожилия, кожа, жировая ткань, хрящи и кости имеют высокое значение удельного электрического сопротивления. Кровь, мышцы, лимфа, головной и спинной мозг — низкое. Различия электропроводности тканей организма обусловлены разным содержанием в них жидкости и электролитов. Значения удельного сопротивления тканей и веществ человека сведены в таблицу 1 [4].

Таблица 1

Удельное сопротивление тканей и веществ человека

Биологическая ткань, вещество

Удельное сопротивление ρ, Ом⸱м

Верхний слой кожи

3,3⸱105

Сухая кожа

102

Жировая ткань

50

Мышечная ткань

1,5–2

Нервная ткань мозга

5,8

Кость без надкостницы

106

Кость

40–150

Серое вещество мозга

2,8

Белое вещество мозга

6,8

Спинно-мозговая жидкость

0,55

Печень

3–10

Скелетная мышца

1–23

Кровь

1,5

Лёгкие без воздуха

2

Лёгкие при выдохе

7

Лёгкие при вдохе

23

В настоящее время установлено, что биологические ткани обладают комплексным электрическим сопротивлением, которое имеет активную и емкостную составляющие, что показано на рисунке 1.

Схема электрического подключения электродов реоплетизмографа и его эквивалентная схема замещения:

Рис. 1. Схема электрического подключения электродов реоплетизмографа и его эквивалентная схема замещения:

1 — электроды; 2 — наружный слой кожи — эпидермис (роговой и ростковый слои); 3 — внутренние ткани тела (включая внутренний слой кожи — дерму); Z э - комплексное сопротивление кожи, R BH — активное сопротивление внутренних тканей

Полное сопротивление биообъекта приближенно может быть представлено эквивалентной схемой, включающей параллельно соединенные ёмкость и резистор, которые являются нелинейными элементами по отношению к частоте тока. Данная схема представлена на рисунке 2 [3].

Эквивалентная схема электрического сопротивления биологической ткани человека

Рис. 2. Эквивалентная схема электрического сопротивления биологической ткани человека

На основании этой схемы выражение для определения полного сопротивления тела человека в комплексной форме Z h , Ом, имеет вид:

На низких частотах электрический ток распространяется, главным образом, по жидким средам организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость) за счет ионной проводимости. С возрастанием частоты уменьшается емкостное сопротивление и одновременно снижается эффект поляризации на границе электрод — ткань. Считается, что оптимальной частотой, на которой наблюдается наиболее существенная разница между проводимостью жидких сред организма и тканями органов, является частота 1 кГц. При использовании частот, превышающих 200 кГц, эта разница становится минимальной, так как в данном случае преобладает емкостная проводимость.

При РПГ исследовании органов грудной полости обычно используют диапазон частот от 10 до 200 кГц при токе через объект не превышающем 5 мА. По мере уменьшения тока сужается полоса частот, в которых изменения импеданса в зависимости от частоты носят нелинейный характер (5–30 кГц при 50 мкА и 5–150 кГц при токе 0,5–3 мА). Изменения импеданса от силы тока наиболее выражены в области 50–100 мкА. Следует отметить, что отсутствие стандартных частот, токов, площадей электродов существенно затрудняет получение электрических характеристик биологических тканей и объектов в целом, поскольку возникает сложность в сопоставлении данных, полученных разными исследователями [6].

О распределении плотности переменного тока в груди при её исследовании реоплетизмографическим методом в литературе нет единства мнений. Существует представление, что переменный ток распространяется в груди преимущественно по кратчайшему расстоянию между электродами, при этом достаточно узким пучком. В то же время считается, что при наложении электродов на грудную клетку, зондирующий ток преимущественно проходит в грудной стенке, мало проникая во внутренние органы грудной полости [5]. Такое распределение показано на рисунке 3.

Распределение зондирующего электрического тока в тканях грудной клетки

Рис. 3. Распределение зондирующего электрического тока в тканях грудной клетки

Существует зависимость электропроводности крови от скорости её движения. Многие исследователи обнаружили, что пульсовые изменения скорости кровотока могут регистрироваться в виде пульсовых колебаний электросопротивления. Исследования показали, что с увеличением скорости движения крови ее электропроводность может возрастать на 5–15 %. Наиболее резкие колебания электропроводности наблюдались при изменении скорости движения крови от нуля до 15 см/сек. При дальнейшем увеличении скорости рост электропроводности исчезал. Большинство исследователей связывают это явление с агрегацией форменных элементов крови, главным образом эритроцитов и их ориентацией по оси потока в зависимости от его скорости.

В свою очередь электрическое сопротивление тела человека дополнительно зависит от следующих факторов: психологического и физиологического состояния, от толщины кожи (у мужчин сопротивление выше, чем у женщин), от грубости кожи (у взрослых сопротивление выше, чем у детей), общего состояния кожи (раны, кожные заболевания грязь, увлажненность и т. д.), от внешних раздражителей (внезапные удар, укол, свет или звук) [2].

Заключение

Реоплетизмография, обладает высокой чувствительностью, информативностью, позволяет проводить многократные исследования без вреда для больного, может быть использована в системах функциональной диагностики, непрерывного контроля сердечно-сосудистой системы и дыхания. Но, несмотря на многочисленные работы по РПГ, необходимо отметить недостаточную изученность или спорность трактовки некоторых биофизических и физиологических аспектов метода. Так, не существует точных представлений о распределении зондирующего тока в грудной полости, нет единого мнения о влиянии фактора линейной скорости движения крови на пульсовые колебания РПГ.

Чёткое представление о распределении зондирующего электрического тока во внутренних органах грудной полости при РПГ-исследованиях ― является основополагающим принципом для правильной интерпретации результатов исследований. Поэтому необходимы дальнейшие исследования в этой области.

Литература:

  1. Брудная Э. Н. Инструментальные методы исследования функции дыхания и кровообращения / Э. Н. Брудная, С. О. Шитова. — Киев: Здоров,я, 1984. — 111 с.: ил.; 20 см. — (Б-ка сред. мед. работника).
  2. Витрук С. К. Пособие по функциональным методам исследования сердечно-сосудистой системы / С. К. Витрук. — Киев: Здоровья, 1990. — 223 с.: ил.; 21 см.; ISBN 5–311–00593–9 (В пер.)
  3. Липатов, А. И. Многочастотные измерения биоимпеданса / А. И. Липатов. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 15 (95). — С. 293–297. — URL: https://moluch.ru/archive/95/20576/ (дата обращения: 20.10.2020).
  4. Николаев Д. В. Биоимпедансный анализ состава тела человека / Д. В. Николаев, А. В. Смирнов, И. Г. Бобринская, С. Г. Руднев. — М.: Наука, 2009. — 392 c. — ISBN 978–5-02–036696–1 (в пер.).
  5. Петраш, В. В. Реоплетизмография лёгких / В. В. Петраш. ― СПб.: Арт-Экспресс, 2019. ― 104 с.: ил. doi:10.18720/SPBPU/2/z19–1
  6. Полищук В. И., Терехова Д. Г. Техника и методика реографии о реоплетизмографии. М.: Медицина, 1983, 176 с. ил.
Основные термины (генерируются автоматически): грудная полость, сердечно-сосудистая система, грудная клетка, жидкая среда организма, жировая ткань, зондирующий электрический ток, комплексное сопротивление кожи, переменный ток, эквивалентная схема, электрическое сопротивление.


Ключевые слова

метод, сердечно-сосудистая система, реоплетизмография, электропроводность биологических тканей, инвазивные и неивазивные методы, комплексное сопротивление кожи
Задать вопрос