CC BY
3
УДК 621.317.3: 616-71
Частотш залежнослт ринолоичних параметр!в електричного бЫмпедансу в облас^ навколоносових i носових пазух
Шарпан О. Б., Мостчук В. С.
Нацншалышй тохшчшш ушворситот Укра'ши "Ки'шський иолггохшчшш шститут ¡Moiii 1горя СЛкорського"
E-mail: в harpan&tor. kpi.ua
Достджепо можливоста тричастотпо! широкосмугово! електричпо! бю1мпедапсометрГ! посових i пав-колопосових областей з точки зору оцшки стану i дипамши ршголопчпих ускладпень за частотпими залежпостями параметр!в повпого електричного опору (шпедапсу) цих областей. Досл1джеппя ви-копаш експеримепталыю. пеигоазивпо. з використаппям системи тричастотпо! широкосмугово! 6ioiM-педапсометрп ТОР-М-1. адаптовапо! до умов i вимог ршюлопчпих досл!джепь. Система ТОР-М-1 забезпечуе вим1рювання модуля Z i фазового кута ip ¡мпедансу дшяпок тала людини на трьох роз-несених частотах 20 кГц, 100 кГц i 500 кГц з програмним розрахунком активно! Д, реактивно! X складових ¡мподапсу па цих частотах. Нешвазивпе вишрюваппя параметрш ¡мпедапсу здшсшовали за тетраполярпото методикою з використаппям парпих "активпих" електрод!в 1з пержавпочо! стал!, шд'едпапих до тала людшш за методикою права щока л!ва рука та л!ва щока права рука добро-вольця. Встаповлепо. що значения модуля, фазового кута, активно! i реактивно! складових ¡мпедапсу па цих частотах е особистаспо шдшмдуалышми для конкретно! особи добровольця i дипам1чпо змпиоються у раз! паявпоста i nepe6iry ршюлопчпих ускладпень. Найбглын характерш озпаки. як! характерпзують пормалышй i апомалышй сташ1 носового i павколопосового середовшц. зосереджеш у частоташх залежпостях фазового кута. На прикладах будови д!аграм Коула для груп пац1ептав з пев1шми сшвв1дпошеппями фазових кутав па зазпачепих частотах показана можлшмсть впзпачеппя нормального стану пац1ептав (без риполопчпих ускладпень). паявпоста залишкових явищ ршюлопчпих ускладпень. в той час як людипа суб'ективпо в!дчувае пормалышй стап. та стану захворювашш. Також паведеш результати досл1джепь. як! характерпзують дипамшу частотпих параметр!в 1мпедапсу у раз! паявпоста ресшраторпого захворювашш.
Клюноог слова: електричпий бю!мпедапс: бю1мпедапсометр!я: частотш залежпоста: д1агпостика гаймориту: посов! пазухи: фупкцюпалышй стап
DOI: 10.20535/RADAP.2019.78.52-59
Вступ
Запалыи захворювашш порожнини носа та навколоносових пазух займають одно 1з провщних мшць у проблем! д1агностики та лшування патолог!! верхшх днхалышх шлях1в. Як назначено в [1]. хво-р1, госшталооваш з приводу хвороб навколоносових пазух, складають приблизно 2/3 вщ загального числа пащятв спещал1зованих стащонар1в.
На сьогодш основними напрямками об'ективного контролю стану ринолоичних ускладнонь с вико-ристання рентгенографп. комп'ютерно! томографп 1 ультразвуково! ехографп. Незважаючи на дуже висош яшеш показники цих методик д1агностики. кнують об'ективш обложения 1х використання для широкого кола населения. По-першо. це рад1ащйне навантаження на пащента. що обможус можливкть багатократного обстежоння 1 тривалий мошторинг.
а в деяких ситуащях. наприклад шд час ваитность взагал1 унсможливлюе проведения тако! д1агности-ки. По-друге, достатньо висока варткть процедури та вщносно тривалий час. який необхщно витрати-ти на вщвщування „шкарняного закладу. I. нарент. вей щ процедури можна виконати лише в умовах спещал1зованих модичних заклад1в.
В той же час. в сучасних умовах такий. хоча б попереднш. об'ективний контроль перебшу стану захворювашш 1 ремшп необхщно проводити но лише в умовах стащонару. а 1 в звичайних умовах к:ну-вання пащента вдома. шд час роботи. навчання тощо. Це потребуй подальшого розвитку мотод1в 1 апаратних засоб1в д1агностики стану ринолог1чних ускладнонь. здатних забозпечувати д1агностику но лише в умовах стащонару 1 доступних для широкого кола споживач1в.
При виршмнш проблемы нешвазивно! доагности-ки бюлоичних об'екпв в останш роки все бшыиу увагу достдншив привортають наирями наукових та доагностичних дослщжень, яш передбачають ана-„шз параметр1в олоктричного опору Импедансу). Чи-слспними дослщженнями встановлоно, що щ пара-метри взаемоиов'язаш з1 структурою 1 функщональ-ним станом оргашзму, а. отже, володпоть високими шформативними можливостями [2 18]. Методики бкямподансометрГ! дозволяють доагностувати стан бюидратносп пащента 1 визначати р1зномаштш води! сектори оргашзму 1 !х результати достатньо строго корелюють з 1зотопними методиками. яш визнаш «золотим» стандартом визначення обсяив рщинних соктор1в ила [4,5]. НадШшсть, доступшсть 1 нешшдлившть бкямподансометрГ! дозволяють ви-користовувати 11 як у тсорстичних 1 експоримен-талышх доелвдженнях, так 1 у клпичнш медицин!.
Оскшьки ршолоичш ускладнення супроводжу-ються змшами структури 1 об'ехпв бюлопчних тканин, що заповшоють носов1 1 навколоносов1 поро-жнини, 1 яш мають р1зш дгслоктричш властивость иерспективним с розгляд можливостей електрично! бкямиедансомотри з точки зору диагностики ршоло-пчного стану пацкнпв.
Дослвдження, яш були виконаш в наирямку ршолоично! бкямпедансометри [19 21], показали, що кнують перспективи щодо визначення функционального стану ринолопчних пацкнтав. Проте були виявлеш певш обмеження щодо використання за-иропонованих методик втпрювань, яш пов'язаш з особливостями використання тишв олоктродов 1 мк-цями 1х рстищення на тип пацкнта. Також при цьому втирювалася лише активна складова опору 1 у обмеженому доапазош низьких частот в1д 500 Гц до 100 кГц.
1 Постановка задач1
Незважаючи на тривалу кторпо розвитку бю-1мпедансомотр1!, сучасш вимоги медико-бкмтопчно! доагностики обумовлюють завдання подальшого ви-ршення ряду метод олоичних 1 техшчних питань. В останш досятшпття значна увага придшяеться умовам визначення 1 доагностичним можливостям не лише активно! складово!, яка характеризуй про-вццпсть олектролтгого середовища, а й реактивно! складово! опору, яка характеризуй дклектричш вла-стивосп бюоб'екту [4,5,11 19]. На сьогодшшшй день вважають [2], що реактивна складова 1мподансу зу-мовлена не тшьки поляризацшними явищами на мембранах, а й пов'язана безпосередньо з наявшетю великих оргашчних молекул 1 комплексов, яш иесуть зв'язаш заряди. Розвивасться наирямок векторно! бкямпедансометри [1,17 21], який використовусться для ощшовання водних сектор1в оргашзму людини в р1зних ситуащях [8 13]. Причому в цьому раз1 традищйно використовуеться частота 50 кГц 1 обме-
жеш вщомосп щодо доагностичнсм значимоста вимь рювань на шших частотах. Оскшьки доагностичш властивосп електричних характеристик бюоб'екпв ироявляються у частотних залежностях [2, 3, 12], важливим с вивчення параметр1в 1мпедансу у роз-ширеному доапазош частот (до сотень кГц 1 одиниць МГц) [5, 7, 17]. В останш два досятшпття увага придшяеться дослщженням, яш пов'язаш з вста-новленням взаемозв'язку мЬк станом бюлоичного середовища 1 фазовим кутом його олоктричного 1м-иедансу [3,14 17]. Цой напрямок да с нов1 перспективи доагностики 1 потребуй подальшого дослщжоння, оскшьки такий зв'язок характеризус стан клтппшх мембран 1 дюлоктричш властивост1 бютканин.
Мотою статт1 с дослщжоння можливостей три-частотно! широкосмугово! елоктрично1 бкямпедан-сометр11 навколоносовпх областей, насамперод фа-зово1 складово! повного олоктричного опору, з точки зору оцшки стану 1 динамши риналопчних ускла-днень.
2 Апаратура та методика досль джень
Визначення параметр1в 1миодансу виконувалось ексиорименталыю. Дослщжоиия проводились про-тягом кшькох рок1в. В експорнмент1 приймали участь десятки добровольщв ( 78 ) р1зних в1кових категор1й (вщ 20 до 73 рок1в) в р1зному ринолоп-чному функцюнальному сташ: нормальному у ра-з1 вщсутносп ускладнонь, з рецидивом гаймориту 1 ознаками хрошчного гаймориту, и1д час наяв-ност1 1 динам1ки шших ринолопчних ускладнонь, пов'язаних з захворюванням на грии 1 ворхн1х ди-халышх шлях1в.
П1д час дослщжень застосоваио апаратио-програмиу систему мошторинговся б1о1миедасомо-тр11 ТОР-^!-1 [22], адаптовану для умов 1 вимог ринолопчних дослщжень. Система ТОР-^!-1 забез-печуе вим1рювання модуля 2 \ ф^ового кута у 1мподансу дшянок тша людини на трьох розне-сених частотах 20 кГц, 100 кГц \ 500 кГц з про-грамним розрахунком активно! К, реактивно! X складових 1мпсдансу на цих частотах. Ношвазив-но втирювання парамотр1в 1миедансу зд1йсшова-ли за тотраиолярною методикою з використанням парних "активних" [22] елоктрод1в 1з норжавпочо1 сташ, пщ'еднаних до тша людини за мотодикою права щока „шва рука та „шва щока права рука добровольця. Одну пару олоктродцв накладали на щоках дослщжуваного над верхньощелепною пазухою, другу на передшшччях рук проксимальшшо зап'ястя.
Така методика використана для того, щоб:
а) штегрально забезиочити визначення параме-тр1в 1мподаису 1 оцпповати стаи 1 його иероб1г як
Табл. 1 Частотш залеж1госта иарамстр1в бкямпсдансу навколоносових дшянок тала людини в р1зних функщеягалышх станах
Пащснт Фазовий кут. градуси Ме>дуль 1мпедансу, Ом
20 кГц 100 кГц 500 кГц 20 кГц 100 кГц 500 кГц
1 8.3 10,6 15,1 630 600 420
2 7,7 10,5 13,1 364 292 263
3 6,4 8,5 10,3 486 366 336
4 8 10,3 13,9 367 297 274
5 10,6 11,6 14,8 430 310 290
6 10,4 10,8 14,5 464 392 333
7 13,2 13,8 15,1 483 311 269
8 9,9 10,5 12,1 455 320 313
9 10,6 11,5 13,3 279 245 176
10 16,9 13,8 14,2 408 300 283
11 14,5 13,4 13,4 293 257 178
12 14,5 12,4 14 376 299 258
13 12,7 12,1 14,5 355 281 240
14 10,7 10,5 12,7 408 311 303
в облает верхньощелешго! пазухи, так 1 в носових пазухах:
б) визначати параметри 1мпедансу окремо „шво-руч 1 праворуч вщносно саиталыго! площшш тша людини;
в) для зручноста проведения процедури втирю-вань.
Р1вснь зондувального струму не перевищував 500 мкА. Триватсть втирювань становила декшь-ка хвилин для кожного вар1анту ретищення еле-ктрод1в. В1дтк результате втпрювань на кожшй частот! зд1йсшовався пер1одично через 1 хвилину. Перед кожним сеансом втпрювань здшсшовалось катбрування системи. а шд час втирювань усереднення результатав багаторазових втирювань, що забезпечувало втпрювання з новизначоностями (похибками). яш не перевищували 0.5 % для модуля 1мпедансу 1 0,1° для фазового кута.
3 Результати дослпджеиь г гх обговорення
У табл. 1 1 на рисунках надаш окрсм1 хара-кторш приклади частотних залежностей иараметр1в бкямподансу навколоносових дшянок тала людини в р1зних функщоналышх станах цих дшянок. Вони дозволяють узагалышти особливоста 1 динамку частотних залежностей параметр1в 1миедансу, залежно вщ функционального стану 1 динамши ри-нолоичних ускладнень.
Загалыи особливоста частотних залежностей па-раметр1в 1мпедансу такь Значения модуля, фазового кута. активно! 1 реактивно! складових 1мпсдансу на цих частотах с особистасно шдивщуалышми для конкретно! особи-добровольця (табл. 1) 1 динамично змшюються у раз1 наявнехта1 иеребшу ринолоичних ускладнень. Значения модуля 1 активно! складово! 1миедансу зменшуються з1 збшынонням частоти. що
вщиовщае характеру диспорййних залежностей цих иарамстр1в вщ частоти.
Ьщивщуально щ значения можуть розр1знятися в межах вщ десятшв 1 навиь до сотень Ом. пгодь в рщшених ситуащях, як наприклад у раз1 иащента. иозначеного шд номером 1 (табл. 1). можуть зна-чно вщлзнятися ввд статистично ссредшх значень 1миедансу. Значения фазового кута знаходяться. як правило, в межах вщ 6 до 20 градуав.
Найбшын характерш ознаки, яш характеризу-ють иормалышй 1 аномалышй стаии носового 1 нав-колоносового середовищ. зосереджеш у частотних заложностях фазового кута.
3 точки зору виявлення характерних ознак. яш характоризують функщоналышй стан, обраних для розгляду пащятв, !х дощльно розглядати, залежно ввд сшвввдгошснь значень фазового кута на зазначених частотах. В цьому раз1 обрану для розгляду групу пащятв дощльно подшити на три окремих групп. В першу групу вщносош пащеити шд номерами 1-4, фазовий кут яких иропорщйно, майже лпшиго, зростас з ростом частоти. причому значения фазовеяю кута на частотах 20 1 100 кГц розр1зняються бшя 2 градуйв 1 бшыне. За анам-незеш пащенти щя групп вщчувають иормалышй стан навкешеягосових 1 не)се)вих дшянок тша. До друге! групп (пащенти з нешорами 5-9) вщнесеш та. у яких значения фазеяюго кута зростають з1 збшь-шенням частехги, ало вщмшшеть зиачеиь фазе>ве)Ш кута на частехгах 20 кГц 1 100 кГц с мошною, шж 2 градуси (в окемп 1 градусу). Такеок в цьешу раз1 крутизна зростання фазовеяю кута с меншеио. шж у раз1 пащятв першея групп. За анамнезом ця група пащятв таке>ж вщчувас иормалышй стан (хе>ча не завжди так впевнене), як у раз1 пащентав першея групп). До третьея групп вщносяться пащенти з не>-мерами 10 - 14. у яких значения фазового кута на частет 20 кГц с вшцим, шж на частота 100 кГц. а у деяких випадках 1 на часта 500 кГц. За анамне-
зом i суб'ективними вщчуттями ця група впевнено вщчувае гайморитш ускладнення. чи ïx залишки.
На рис. 1 3 надаш траекторп доаграми Коула в доапазош зазначоних частот для цих груп пащеттв вцщовцщо.
120
§ 110
>
зс 100
Ч
V
I 90
g 80
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 Активна складова iмпедансу, Ом
Рис. 1. Д1аграми Коула пащеттв nopnioï групп -иормалышй стаи
250 300 350 400
Активна складова ¡мпедансу, Ом
Рис. 2. Д1аграми Коула пащеттв другси групп умовно норма
120 110 100 90
150 200 250 300 350 400 450
Активна складова iмпедансу, Ом
Рис. 3. Д1аграми Коула пащеттв третьем групп -гайморит
Видно, що у раз1 пащеттв порто! групп трае-кте^ш доаграми Коула знаходяться на зростаючШ дшяищ 1 сородня частота доаграми знаходиться ви-що. шж частота 100 кГц. Такий хщ доаграми Коула (боз суттевого прогииу вниз) свщчить про повну однорадшсть м'язовпх тканин в дослщжувашй облает! [23]. Тобто мае мкце иормалышй стан пащеттв без заповнення носовнх 1 навколоносових порожнин
слизом. дюлектричш властивосп якого суттево В1д-р1зпяються вщ властивостей нормалышх м'язових тканин. Там же характер i траекторш доаграми Коула для пацкнта 1 евщчить про значну вщмпшкть бкммпедансних парамотр1в цього пацкнта вщ inninx пащеттв щет групп (табл. 1).
У pa3i пащеттв третьем групп (рис. 3) доаграми Коула в зазначеному д1апаземп частот с спадаючими (за деяким вииятком пащеттв 13 i 14. яш до того ж за анамнезом вщчували залишков1 ознаки гаймориту без фази гострого nepe6iry). Середш частоти доаграм Коула знаходяться нижче частоти 20 кГц. Все це евщчить про заповнення порожнин досль джуваних дшянок тша пгорщнено рщинено. дкле-ктричш властивосп якем вщмшш вщ властивостей оточуючого середовища. Мае мкце прогин доагра-ми Коула. що евщчить про наявшеть иеодиорщиих дшянок бютканин [23].
Характер змш доаграм Коула для пащеттв другси групп (рис. 2) займае промЬкно положения хйж доаграмами Коула nopnioï i третьем груп. 3 одного боку, мае мкце спадания (пацкнти 7 i 9 i сородш частоти знаходяться нижче частоти 20 кГц), що сшвпадае з характером залежностей для третьем групп i евщчить про наявшеть гайморитиих ускладиень. 3 iiiinoro боку, для пащеттв 5. 6 i 8 спо-стеркаеться певний прогин в окемп частоти 100 кГц. що евщчить про наявшеть залишкових явищ гайморитиих ускладиень.
Таким чином, характер залежностей i сшввщно-шення значень фазового кута 1мподансу на зазначоних частотах дае уявлення про функцюналышй стан носовнх i навколоносових пазух у pa3i нормп чи ринолоичних ускладиеиь.
4 Динамжа частотних залежностей параметр1в 6ioiMne-дансу навколоносових i носовнх середовищ у pa3i nepe6iry ресшраторного загострення
На рис. 4 надаш залежносп чассмзсм динамши па-раметр1в бкнмиодансу у pa3i nepe6iry захворюваиня на грип. яш супроводжуються динам1кою об'ем1в слизовсм рщшш в носовнх i навколоносових пазухах. Динамша активней складовсм 1мпедансу не показана. оскшьки внасДцок вцщосно малпх значень фазового кута 1мподансу мае мкце «близьккть» значень та характеру залежносп з характеристиками модуля 1миедансу. На рис. 5 надаш приклади динамши д1аграми Коула на зазначоних частотах, отримаш для иевних оташв. що вщображена на рис. 4.
Розподш i значения параметр1в зрозумЫ з ри-суншв. а точки 1-7 за горизонтальною вкао вщ-иовщають моментам проведения втпрювань про-
70
60
50
40
50
200
450
500
80
70
60
50
40
тягом всього перюду загостроння хвороби 1 вщ-новлення нормального стану. Точка 0 вщповщае початковому моменту захворювання. коли пащент суб'ективно вщчувае його початок, ало слизу в но-сових 1 навколоносових пазухах що немае. точки 1-6 на другий. третай. п'ятий. дев'ятий. десятий. дванадцятий дш вщповщно. а точка 7 вщповщае результатам втпрювань через мшяць ввд початку спосторожонь. коли пащент суб'ективно вщчував стан одужання.
Д 60
о 50
3 4 5
Номер етапу вимiрювань
(а)
3 4 5
Номер етапу вимiрювань
(б)
3 4 5
Номер етапу вимiрювань
ДО ДРУГ01 групп ДОСЛ1ДЖуваНИХ В1ДПОВ1ДНО до вищо прпйнято1 класифжащь Видно, що в хода хвороби по хйр1 и загостроння 1 заповнення порожнин слизом значения фазового кута на частот! 20 кГц збшынуеться 1. починаючи з другого дня хвороби. стае практично однаковим з1 значениям фазового кута на частот! 100 кГц. а на десятий день значно перевишуе як значения фазового кута на щй частота. так 1 на частота 500 кГц (точка 5). Ввдновлення нормального стану вщбуваеться поступово. починаючи з дванадцятого дня захворювання. I навиь через мкяць. коли пащент суб'ективно вщчувае одужання. сшввщношення значень фазових кутав на цих частотах таке. що слщ вважати. що мають мшце залишков1 явища не повного очищения носових 1 навколоносових пазух.
3 доаграми Коула (рис. 5) видно, що на початковому еташ1 по завершенш спосторожонь середня частота знаходиться в око„ш частоти 100 кГц (крив1 для еташв 0 1 7), а протягом загостроння хвороби змщуеться в бш частоти 20 кГц. Причому шд час еташв загостроння хвороби мае мкце ирогин доагра-ми Коула на частотах, що нижче 100 кГц (етапи. що вщповщають точкам 2. 5 16). яшй характеризуе збшынення неоднорщноста бюструктур навколоносових 1 носових пазух за рахунок збшыпення об'ехпв слизу в них.
80
S 70 О
60
£
о
| 40
Щ
30
(в)
Рис. 4. Динамша параметр1в 1миедансу (а) модуль, (б) фазовий кут. (в) реактивна складова
Видно, що вщбуваються змши Bcix иараметр1в 1мпедансу. яш вщповщають етаиам загостроння захворювання i вщновлення вихщного стану (одужання ). Тут також найбшын информативною е динахйка фазового кута. Виходячи i3 сшввщношень значень фазового кута на обраних частотах у вихщному ста-iii i теля одужання. цього патента слад ваднести
20
100 150 200 250 300
Активна складова ¡мпедансу, Ом
Рис. 5. Динахпка доаграми Коула
Висновки
Встановлено залежшеть частотних характеристик параметр1в биямпедансу в структурах в облает навколоносових i носових пазух в д1апазош частот вад 20 кГц до 500 кГц. що залежать вщ функционального стану цих дшянок: нормального, стану хвороби i залишкових явищ. Також в1дуичено. що иараметри динамично змпиоються у pa3i nepe6iry стану хвороби i заповнення пазух слизом.
310
290
270
250
230
210
190
170
150
0
2
6
7
8
0
2
6
7
8
80
70
40
30
0
2
6
7
8
Найшформатившшим параметром, який най-бшын ч1тко дае шформащю про функцюнальний стан, е фазовий кут 1миедансу. Сшввщношення зна-чень фазового кута 1мпедансу на зазначених частотах дозволяе ч1тко визначати нормальний стан пащента за вщсутносп заповнення пазух слпзом, наявшеть i nepe6ir рпнолоичних ускладнень, наяв-nicTb залпшковпх паслщшв цпх ускладнень навиь у pa3i, коли пащеит суб'ективно вщчувае нормальний стан.
Також про вщеутшеть чп наявшеть ринолои-чних ускладнень вказуе характер змши д1аграми Коула в окол1 зазначених частот i значения сере-дньо! частоти д1аграми, яш, насамперед, фактично е похщними вщ зпачеиь i сшввщношень фазового кута 1миедансу на цпх частотах. Вщсутшсть про-гииу д1аграми в окол1 цього частотного д1апазону i значения середньо! частоти близько до 100 кГц евщчить про нормальний стан пащента, наявшеть прогпну i змщення середньо! частоти в 6iK 20 кГц евщчить про наявшеть ринолопчних ускладнень.
Перелш посилань
1. Сакович А.Р. Микрофлора при остром гнойном синусите / А.Р. Сакович // Отоларингология. - 2012. -2(07). - 54-58
2. Sverre G. Martinsen Bioimpedance and bioelectricity basics / G. Sverre, G. Orjan . - London: Academic, 2008.
3. Торнуев Ю.В. Диагностические возможности неинва-зивной биоимпедансометрии / Ю.В. Торнуев, Д.Л. Непомнящих, Д.Б. Никитюк, Г.А. Лапий и др. // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 10 (4). - С. 782-788.
4. Cornish В.Н. Evaluation of multiple frequency bioelectri-cal impedance and Cole-Cole analysis for the assessment of body water volumes in healthy humans / B.H. Cornish, L.C. Ward, B.J. Thomas et al. // Eur J Clin Nutr. -1996. - 50(3). - pp. 159-164.
5. Николаев Д.В. Биоимпедансный анализ состава тела человека / Д.В. Николаев, А.В. Смирнов, И.Г. Бобрин-ская, С.Г. Руднев. - М. : Наука, 2009. - 392 с.
6. Barni S. Detection of Allergen-IgE interaction in Allergic Children Through Combined Impedance and ROS Measurements / S. Barni, A. Fort, M. Becatti, C. Fiori-llo, et al. // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. - 2017. - Vol. 66, No. 4. - pp. 616-623.
7. Paterno A. Efficient Computational Techniques in Bioimpedance Spectroscopy / A. Paterno, L. H. Negri, P. Bertemes-Filho / / Applied Biological Engineering - Principles and Practice. Edited by Ganesh R. Naik, 674 pages, Publisher: InTech, Chapters published March 23, 2012. pp. 4-28.
8. Вишневский К.А. Коррекция «сухого веса» у больных, получающих лечение программным гемодиализом, по результатам векторного анализа биоимпеданса / Вишневский К.А., Герасимчук Р.П., Земченков А.Ю. // Нефрология. - 2014. - № 2. - С. 61-71.
9. Chang T.I. Intradialytic hypotension and vascular access thrombosis / T.I. Chang, J. Paik, T. Greene et al. // J Am Soc Nephrol. - 2011. - 22(8). - pp. 1526-33.
10. Hekmat R. Correlation between asymptomatic intradialytic hypotension and regional left ventricular dysfunction in hemodialysis patients / R. Hekmat, M. Ahmadi, H. Fatehi et al. // Iran J Kidney Dis. - 2011. - Vol. 5(2). -pp. 97-102.
11. Рахматуллина Л.Н. Применение биоимпедансного монитора состава тела (ВСМ) в клинической практике у диализных больных (обзор литературы) / Рахматуллина Л.Н., Гуревич К.Я. // Нефрология. - 2013. -Т. 17, №4. - с. 49-57.
12. Kotanko P. Curent state of bioimpedance technologies in dialiysis / P. Kotanko, W. Nathan, L.F. Zhu // J.Med.Nephrology Dialysis Transpl. - 2008. - Vol. 23, No 3. - pp. 808-812.
13. Walter-Kroker A. A practical guide to bioelectri-cal impedance analysis using the example of chronic obstructive pulmonary disease / A. Walter-Kroker, A. Kroker et al. // Nutrition Journal. - 2011, Vol. 10, pp. 35.
14. Цейтлин Г.Я. Значение биоимпедансного анализа и антропометрии для прогнозирования осложнений у детей с онкологическими и неонкологическими заболеваниями после трансплантации гемопоэтических стволовых клеток / Г.Я. Цейтлин, А.Ю. Вашура, М.В. Коновалова, Д.Н. Балашов, М.А. Масчан, С.В. Бель-мер // Онкогематология. - 2013. -Том 8, № 3. - с. 48-54.
15. Colin-Ramirez Е. Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic marker in chronic heart failure / E. Colin-Ramirez // Nutrition. - 2012. - Vol. 28, No 9. - pp. 901-5.
16. Santarpia L. Prognostic significance of bioelectrical impedance phase angle in advanced cancer: preliminary observations / L. Santarpia, M. Marra, C. Montagnese et al. // Nutrition. - 2009. - Vol. 25(9). - pp. 930-1.
17. Ярошенко В.Т. Вар1анти бш!мпедансометри при ви-вченш в1ково1 ф!зшлоги людини / В.Т. Ярошенко, О.Б. Шарпан // Науков! bIctI НТУУ "КП1". - 2009. - № 1. -С. 26-29.
18. Gupta D. Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic indicator in breast cancer / D. Gupta, C.A. Lammersfeld, P.G. Vashi et al. // BMC Cancer. - 2008. -8. - p. 249.
19. Патент RU2021755, МКИ A 61B 5/05 Способ выявления патологии околоносовой пазухи / А.В. Староха, Д.В. Миляев, В.Ф. Вотяков, М.С. Кадлубович, В.В. Коврижных, В.А. Бирюлин - 1994. - 38 с.
20. Патент RU2157094, МКИ А 61В 5/05 Способ диагностики воспалительных заболеваний околоносовых пазух / А.В. Староха, А.В. Давыдов, Л.В. Антошкин, Г.Н. Сидоренко, Б.И. Лаптев. - 2000. - № 13. - С.1
21. Патолопчна ф!зшлог1я / за ред. М. С. Регеди, А. I. Березняково!. - Льв1в. - Магнол1я, 2011. - 490 с.
22. Mosiychuk V. S. Wideband bioimpedance meter with the active electrodes / V.S. Mosiychuk, G.V. Ti-moshenko and O.B. Sharpan // 2015 IEEE 35th International Scientific Conference on ELECTRONICS AND NANOTECHNOLOGY (ELNANO). - pp. 300-303.
23. Шарпан О.Б. Оцшка впливу неоднорщност! бшткани-ни на чутлившть частотного розподшу комплексного електричного ¡миедансу / О.Б. Шарпан, Д.В. Безяю-на // Науков! вшт! НТУУ "КП1". - 2005. - № 6. - С. 14-18.
References
[1] Sakovich A.R. ("2012) Mikrojiora pri ostrom gnoinom sinusite: monitoring v LOti-statsionare [Microflora in acute purulent sinusitis: monitoring in a hospital]. Otolari-ngologiya. Vol. 2(07). pp. 54 58
[2] Grimnes S. and Martinson O.G. (2008) Bioimpedance and bioelectricity basics. Amsterdam: Elsevier. 471 p.
[3] Tornuev Y.V.. Nepomnyaschikh D.L.. Nikityuk D.B.. Lapiv G.A.. Molodykh O.P.. Nepomnyaschikh R.D.. Koldysheva E.V.. Krinitsyna Y.M.. Balakhnin S.M..Manvelidze R.A.. Semenov D.E. and Ohurin B.V. (2014) Diagnostic capability of noninvasive bioimpedance. Fundamental Research, No. 10. pp. 782-788.
[4] Cornish B.H.. Ward L.C.. Thomas B..I.. .lebb S.A. and Elia M. (1996) Evaluation of multiple frequency bioelectrical impedance and Cole-Cole analysis for the assessment of body water volumes in healthy humans. Eur J Clin Nutr, Vol."50. Iss. 3. pp. 159 164.
[5] Nikolaev D.V.. Smirnov A.V.. Bobrinskaya l.G. and Rudnev S.G. (2009) Bioimpedansnyi analiz sostava tela cheloveka [Bioimpedance analysis of human body composition]. Moskow. Nauka. 392 p.
[6] Barni S.. Fort A.. Becatti M.. Fiorillo C.. Mugnaini M.. Vignoli V.. Addabbo T.. Pucci N. and Novembre E. (2017) Detection of Allergen-lgE interaction in Allergic Children Through Combined Impedance and ROS Measurements. IEEE 'transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 66. Iss. 4. pp. 616-623. DOl: 10.1109/tim.2016.2640478
[7] Paterno A.. Hermann L. and Bertemes-Filho P. (2012) Efficient Computational Techniques in Bioimpedance Spectroscopy. Applied Biological Engineering - Principles and Practice. DOl: 10.5772/36307
[8] Vishnevskii K.A.. Gerasimchuk R.P. and Zemchenkov A.Y. (2014) «Dry weight» correction in hemodialysis patients based on the results of bioimpedance vector analysis. Nephrology (Saint-Petersburg), Vol. 18. No 2. pp. 61-71. (In Russ.)
[9] Chang T.I.. Paik .1.. Greene T.. Desai M. Bech F.. Cheung A.K. and Chertow G.M. (2011) Intradialytic Hypotension and Vascular Access Thrombosis. Journal of the American Society of Nephrology, Vol. 22. Iss. 8. pp. 1526-1533. DOl: 10.1681/asn.2010101119
[10] Hekmat R. Ahmadi M. Fatehi H.. Dadpour B. and Fazelenejad A. (2011) Correlation between asymptomatic intradialytic hypotension and regional left ventricular dysfunction in hemodialysis patients. Iranian .Journal of Kidney Diseases, Vol. 5. No 2. pp. 97-102.
[11] Rakhmatullina L.N. and Gurevich K.Y. (2013) Application bioimpedance body composition monitor (BCm) in clinical practice in dialysis patients (literature review). Nefrologi-ya, Vol. 17. No~4. pp. 49-57.
[12] Kotanko P.. Levin N.W. and Zhu F. (2007) Current state of bioimpedance technologies in dialysis. Nephrology Dialysis Transplantation, Vol. 23. Iss. 3. pp. 808-812. DOl: 10.1093/ndt/gfm889
[13] Walter-Kroker A.. Kroker A.. Mattiucci-Guehlke M. and Glaab T. (2011) A practical guide to bioelectrical impedance analysis using the example of chronic obstructive pulmonary disease. Nutrition .Journal, Vol. 10. Iss. 1. DOl: 10.1186/1475-2891-10-35
[14] Tseytlin G.Ya.. Vashura A.Yu.. Konovalova M.V., Balashov D.N.. Maschan М.Л. and Belmer S.V. (2013) Value of bioimpedance analysis and anthropometry for complication prediction in children with malignant and non-malignant diseases after hematopoietic stem cells transplantation. Oncohematology, Vol. 8. No 3. pp. 48-54. DOl: 10.17650/1818-8346-2013-8-3-48-54
[15] Colin-Ramirez E.. Castillo-Martinez L.. Orea-Tejeda A.. Vazquez-Duran M. Rodriguez Л.Е. and Keirns-Davis C. (2012) Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic marker in chronic heart failure. Nutrition, Vol. 28. Iss. 9. pp. 901-905. DOl: 10.1016/j.nut.2011.11.033
[16] Santarpia L.. Marra M.. Montagnese C.. Alfonsi L.. Pasani-si F. and Contaldo F. (2009) Prognostic significance of bioelectrical impedance phase angle in advanced cancer: Preliminary observations. Nutrition, Vol. 25. Iss. 9. pp. 930-931. DOl: 10.1016/j.nut.2009.01.015
[17] Yaroshenko V.T. and Sharpan O.B. (2009) Bioi-mpedancometry Variants in Studies of Human Age Physiology. Naukovi visit NTUU KP1, No 1. pp. 26-29. "(in U krainian)
[18] Gupta D.. Lammersfeld С.Л.. Vashi P.G.. King .1.. Dahlk S.L.. Grutsch .I.F. and Lis C.G. (2008) Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic indicator in breast cancer. BMC Cancer, Vol. 8. Iss. 1. DOl: 10.1186/14712407-8-249
[19] Starokha A.V.. Milyaev D.V.. Votyakov V.F.. Kadlubovich M.S.. Kovrizhnykh V.V. and Biryulin V.A. (1994) Sposob vyyavleniya patologii okolonosovoi pazukhi [Method for detection of pathology of the paranasal sinus]. Patent RU2021755
[20] Starokha A.V.. Davydov A.V.. Antoshkin L.V.. Sidorenko G.N.. Laptev B.l. (2000) Sposob diagnostiki vospalitel'nykh zabolevanii okolonosovykh pazukh [Method for the diagnosis of inflammatory diseases of the paranasal sinuses]. Patent RU2157094
[21] Rehedy M.S. and Berezniakovoi Л.1. (2011) Patolohi-chna fiziolohiia [Pathological physiology]. Lviv. Mahnoliia. 490 p.
[22] Mosiychuk V.S.. Timoshenko G. and Sharpan O.B. (2015) Wideband bioimpedance meter with an active electrodes. 2015 IEEE 35th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). DOl: 10.1109/elnano.2015.7146896
[23] Sharpan O.B. and Beziakina D.V. (2005) Otsinka vplyvu neodnoridnosti biotkanyny na chutlyvist chastotnoho rozpodilu kompleksnoho elektrychnoho impedansu [Assessment of the influence of biotissue heterogeneity on the sensitivity of frequency distribution of complex electrical impedance]. Naukovi visit NTUU KP1, No 6. pp. 14 18.
Частотные зависимости ринологиче-ских параметров электрического биоимпеданса в области околоносовых и носовых пазух
Шарпан О. Б., Мосийчук В. С.
Исследованы возможности тричастотпой широкополосной электрической биоимпедапсометрии носовых и околопосовых областей с точки зрения оценки состояния и динамики рипологических осложнений по частотным зависимостям параметров полного сопротивления (импеданса) этих областей. Исследования выполнены
экспериментально, неинвазивно, с использованием системы тричастотпой широкополосной биоимпедансоме-трии ТОР-М-1, адаптированной для условий и требований ринологических исследований. Система ТОР-М-1 обеспечивает измерение модуля Z и фазового угла ip импеданса участков тела человека на трех разнесенных частотах 20 кГц, 100 кГц и 500 кГц с программным расчетом активной Д, реактивной X составляющих импеданса на этих частотах. Неинвазивное измерение параметров импеданса осуществляли по тетраполярной 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 ринологических осложнений. Наиболее характерные признаки, характеризующие нормальное и аномальное состояния носовой и околоносовой 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 ринологических 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.
Ключевые слова: электрический биоимпеданс; би-оимпедансометрия; частотные зависимости; диагностика гайморита; носовые пазухи; функциональное состояние
Frequency Dependences of the Rhinological Parameters of Electrical Bioimpedance in the Area of the Paranasal and Nasal Sinuses
Sharpan O. B., Mosiychuk V. S.
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 ip 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.
Key words: electrical bioimpedance; bioi-mpedansometry; frequency dependencies; diagnosis of sinusitis; nasal sinuses; functional state
