CC BY
21
Visnyk N'l'UU KP1 Seriia Radiolekhnika tiadioaparatobuduummia, "2017, Iss. 70, pp. 43—48
УДК 621.317.33: 615.874
Динамжа частотних залежностей параметр!в електричного ¡мпедансу людини в процесс
сухого голодування
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
Розгляпуто методику апал!зу та результати експериметалышх досл!джепь змш фупкцюпалыюго стану людрши за апал!зом параметр!в електричного 1мпедапсу шд час "сухого" голодування. Вим1рюваппя параметр!в електричного 1мпедапсу людипи проводились протягом швроку щотижпя до. шд час та теля и1втора добового голодування. Використапа широкосмугова тричастотпа методика вим1рювапь. Встаповлепо. що в процес! "сухого" голодування мае м!сце змша Bcix параметр!в електричного 1мпедап-су. Найбглын виразш змши параметр!в 1мпедапсу спостер!гаються за модулем i активною складовою па частот! 100 кГц. фази па частотах 20 i 500 кГц. реактивно! складово! па частот! 20 кГц. Змши дис-перойпих властивостей опору т!ла людипи пом!тш за вома параметрами, але пайбглын в!дчутш змши фази i реактивного опору. За результатами досл!джепь падапо штерпретацпо змш фупкцюпалыюго стану людгнш шд час голодуваш1я.
Клюноог слова: фупкцюпалышй стаи: иараметри електричного 1мпедапсу: бю1мпедапс: ф!зюлог1чш змши: голодувашш
Вступ
Стратеия сучасно!' бюф1зично1 д1агностики по-лягае в розробщ метод1в 1 техшчних засоб1в. яш да-ють можлившть отримувати максимум об'жиганем шформащ! про структуру 1 функцпо бюсистем при мпимум1 втручання у !'х внутршне ссредовище. В цьому сена поширеш методи скапуваппя бкугканин струмами р1зно1 частоти. сила яких с допороговою для реактивних ел сменив. Таким чипом, зокрема. втирюеться електропровщшсть р1зномаштних бюсистем (м'ясиих 1 рибних продукпв. овсгав 1 фру-кпв. частин тша людини тощо) для визначення 1х структури. складу та функционального водного стану. Надшшсть. доступшсть 1 нешшдливкть мето-долои! слсктробкямпсдансометр11 дозволяють вико-ристовувати 11 як у теоретичних дослвдженнях. так 1 у клпичнш медицин! та побутово! практищ [1 13].
Незважаючи на тривалу ктор1ю розвитку ме-тодолои! бкямпсдансометр11 з точки зору бюмеди-чно1 практики, насамперед у напрямку «рсзистивно! 1мпсдансометр11». коли втирюваним параметром був лише модуль 1мпедансу в обмеженш смуз1 частот. сучасш вимоги бюмедично!' д1агностики об-умовлюють завдання подалыного вщншення ряду методолоичних 1 техшчних иитань. В останш роки значна увага иридшяеться умовам визначення 1 д1агностичним можливостям реактивно! складово! опору, яка характеризус дюлектричш властивосп
бюоб'екту [1 8]. Нов1 щкав1 перспективи д1агно-стики надае 1 потребуй подалыпого доелвдження взаемозв'язок хйж станом бюоб'ектав 1 фазовим зеу-вом мЬк напругою 1 струмом в них. який насам-перед характеризус стан клиинних мембран людини [4.6.7.9.11]. Оскшьки д1агностичш властивосп електричних характеристик бкюб'екпв проявляю-ться у частотних залежностях [7.8.12]. важливим с вивчення характеристик 1мпедансу у розширеному д1аиазош частот (до сотень кГц 1 одиниць МГц). В цьому сенй привабливим с застосування багато-частотних втпрювань [5. 7. 8. 12. 13]. що дозволяе оцшити стуи1нь частотно! диспсрй!' параметр1в опору бкхгкашш 1 орган1в. В1дбувасться також пошук нових критер11в. як1 характеризують д1електричш властивост1 тканин 1 орган1в 11х змши в розширен1й смуз1 частот для оцпповання поточного функщо-нального стану б1олопчних об'ект1в в р1зних умо-вах 1снування [8 14]. Тому актуалышм с вивчення можливостей иодальшого розвитку методу для визначення поточного функционального стану людини в р1зномаштних умовах 11 життед1яльност1.
1 Постановка задач1
Метою даного доелвдження с вивчення динамжи частотних залежностей амплиудних 1 фазових иа-раметр1в 1мпедансу тша людини в розширешй смуз1
44
Шариаи О. В., МосШчук В. С.
частот в процосй щотижнсвого полуторадобового « сухого » голодування.
2 Апаратура 1 методика досль джень
Для визначення параметр1в 1миедансу вико-ристовувалися доатдний бкямпсдансометр ТОР-М2 [15]. Ьшедансометр забезпечуе втирювання модуля 1 аргумента (фази) 1миедансу дшянок ила людини на частотах 20. 100 1 500 кГц. Це да с можли-вшть розрахунку вах шших складовнх (активно!, реактивно!, емносп) 1мпедансу на цих частотах. В процоей роботи прилад здШсшое самокатбрування пород кожним отапом втирювань, гцо забезпечуе втирювання модуля 1миедансу з максимальною не-визначешетю (похибкою), яка но перевишу с 0.5 % ввд значения втпрюваного параметра. 1 максимальною невизначешетю втпрювання фазового зеуву, гцо не перевигцуе 0,1°. Нешвазивне черезшшрне втирювання параметр1в ввдносно саптально! пло-щшш тша (реиони «шворуч 1 праворуч) зд1йсшовали тетраиолярним методом за стандартною методикою (окремо л1ва рука л1ва нога 1 права рука права нога [5]) з використанням парних «активних» [15] слектрод1в 1з норжавпочо! сталь В кожшй пар1 стру-мов1 електроди виконаш в вигляд1 диска д1аметром 15 мм: иотенщалыи електроди кшьца з зовшшшм д1аметром 60 мм. яке оточус струмовий електрод на вщеташ 4 мм. Контактна рщина (гель для олоктро-кардюграф1чних доелвджень) наносилася бозпосоро-дньо на електроди шд час виконання кожно! сори втирювань. Одну пару електрод1в накладали на кордош нижньо! та середньо! третини гомшки ноги, другу - на кордош нижньо! та середньо! третини породшпччя руки.
Дослвдження проводились иротягом тривалого часу (л1то-осшь) з людиною старшо! вжовсм ка-тегорп (бшя 60 рошв), яка зд1йснюе один раз у тиждень «сухе» (без приймання ши 1 води) голоду-вання протягом швтори доби. Кожна тижнова сср1я вихйрювань складалася 1з втпрювання параметр1в 1миедансу у вихвдному сташ о 9 годиш ранку на-иередодш голодування (етап «до гол оду вання») 1 в ироцоа голодування: через добу вранщ наступного дня шеля останнього прийому Ьш ввсчер1 иопере-днього дня (етап «голодування»). через 6 годин шеля попороднього втиру (етап «голодування»). наступного дня о 9 годиш ранку перед виходом з голодування (етап «перед виходом») 1 через 6 годин шеля завершения голодування (етап «шеля вихо-ду»). Вим1рювались модуль ^ 1 фаз а (pf 1мпедансу, та розраховувались за ввдомими виразами активна Rf = Zf сов реактивна = Zf Бт складов! 1мпедансу 1 екв1валентна емшеть С = l/(2■кfXf) кожно! дшянки тша людини, де / — ввдповвдна частота втирювань. Також визначалися «коофшденти
поляризаци» [16, с. 269] одноймонних парамотр1в, яи розраховувались як К¡./¡. = Рд/Рд., де P/i i Pf- — значения вщиовщного параметра на частотах fi i fh fi б (20, 100) кГц, a fj e (100, 500) кГц.
3 Результати i анал1з досль джень
На рис. 1 представлен! на приклада одно! ти-жново1 cepi'i доелвджень тииов1 залежносп динамши парамотр1в 1миодансу (повного опору): втпряних модулю i фази та розрахованих активно! i реактивно! складовнх 1миодансу для „швого periony тша („шва рука-.шва нога).
Аналоичш залежноста мають мкцо i для правого periony тша. Зрозумшо, що абсолютш значения BiraipiOBaimx параметр1в в pi3inix тижневих сер1ях BiraipiOBaim кшьшено могли вщ)1знятися в певних нозначних межах, залежно ввд поточного функдао-нального стану людини, але типовий яшений характер i'x динахйки залишався иод1бним.
Представлен! результати свадчать про таке. Ди-иам1ка 3Min бюф1зичного стану тканин оргашзму людини в ироцоа голодування зумовлюс змши Bcix параметр1в бю1мпсдансу на Bcix трьох частотах. Щ 3Miini характеризуют вадповвдш етапи тосту вання, а само: до голодування в ироцей голодування i п1сля виходу з нього.
Пор1внялы1а характеристика абсолютних зна-чень иараметр1в така.
Встановлено, що вадносно сапталыго! илощини тша даа людини характерним с те, що значения модуля, активно! i реактивно!' складовнх 1мпедансу „шворуч с бшьшими, шж праворуч, а значения фази с меншнмн. Таке сшввадношоння параметр1в характерно i для iiimiix людей в звичайному CTaiii (без голодування), зокрема i iiimiix bIkobiix категорш, i обумовлюсться в1дм1нн1стю структури тша людини вщносно саг1талыю! илощини.
Значения модуля i активно! складово! 1мпедансу та CMHOCTi с меншими на бшын високих частотах, незалежно вщ етапу вим1рювань. Протилежна зале-жшеть характерна для значень фазового зеуву. Це узгоджусться з характером залежностей годографа за моделлю Коула (Cole, 1941) [17] на висхщно! дшянщ цього годографа вщ нульово! частоти до середньо! та усталеними поняттями стосовно частотно! дисперси активно! складово! опору бютканин.
Значения реактивно! складово! 1мпедансу на по-чатковому OTani тестування (до початку голодування i на його етапах до «виходу з голодування») с бшьшими на бшын високих частотах, а наприкш-щ голодування i протягом перших годин виходу з голодування !х розб1жшсть зменшусться i може вщ-буватнея реверс значень щс! компонентн 1мпедансу для частот 20 i 100 кГц вщносно до частоти 500 кГц.
Дииамжа частотных заложиостой иарамотрш олоктричиого ¡миодаису людини в ироцоо сухого голодування
45
550
500
450 Ом
400
350 300
Модуль опору
Фаза
---«---
•- 20 кГц
■-'100 кГц Ь 500 кГц
18
16
14 град.
12
10 8 6
- 20 кГц 1-100 кГц
к-' г 500 кГц
---
■- -»-- ___■—__
~ ~ --- ---г'
до голоду-голодування вання
голоду- перед пюля вання виходом виходу
до голоду-голодування вання
голоду-вання
перед пюля виходом виходу
550 500 450
Активна складова опору
Реактивна складова опору
Ом
♦---
- 20 кГц
И00 кГц ■ 500 кГц
к---- ---к--- .-■к"'
400 350 300
до голоду- голоду- перед пюля голодування вання вання виходом виходу
Ом
до голоду- голоду- перед пюля голодування вання вання виходом виходу
„ - ---А^
/ А
/ ♦
N Ч / 20 кГц
/ - - V ■-100 кГц
А- 500 к1 ц
Рис. 1. Типов1 залежносп змши параметр1в 1миедансу (повного опору) шд час голодування
На рис. 2 наведена динамика дшянки годографа Коула межах частот 500 кГц („шворуч на графшу), 100 кГц (посередиш). 20 кГц (праворуч) для ль вея сторони тша (характер залежностей для право! сторони тша аналеялчний).
Видно, гцо в процоей голодування середня частота годографа змщуеться ввд початкового значения в окемп частоти. вшцея 500 кГц. до частоти в окемп 100 кГц. а теля виходу з нього иочинае змщува-тися в Гяк бшын високих частот (порюд иерехщних процоейв реверсу параметр1в реактивно! складово! опору). Причому на початковому еташ голодування значения активно! складеяю! 1мпедансу на вах частотах зменшуеться, як ознака захиснея реакцп оргашзму на виникнення стресеяю! ситуацп. Надат цей ошр збшынуеться на вйх частотах внаатдок втрати ве>ди оргашзму в наступний пер1е>д голодування з перехедом до зменшення 1 иеязернення у напрямку вихвдного стану теля виходу з голодування, коли оргашзм починае свое ввдновлоння. Такий характер залежносп динамши спе>стер1гаеться для фази 1 реактивней складово! на частотах 20 1 100 кГц, а на частот! 500 кГц спостеркаеться протиле-жна тондонцш змш цих параметр1в. Це еввдчить про ввдмниисть виливу поляризацпших процоейв на цих частотах.
Пе^лвняльна характеристика дшммш ввдне)-сних значень параметр1в 1мпедансу наведена на рис. 3, а коефщентав поляризацп К]./], в табл. 1.
На рис. 3 наведеш залежносп динамши пара-метр1в в процоей голодування ввдносно пе)чатке>вих значень у вихвднешу стань 3 рисунку видно, ще> характер змш модуля \ активней' складово! 1миедансу наближено сшвпадае на вйх частехгах. Найбшыш ввдносш змши цих иараметр1в спостеркаються на
прикшцевешу етаи1 перед виходом з голодування, причешу вони найбшын иешти на частой 100 кГц. Змши фази спе>стср1гаються протягом всього циклу голодування, причешу ш змши найбшын иешти на частотах 20 1 500 кГц \ здебшыного мають взаемно щютилежне спрямуваиия \ меиш помиш иа частой 100 кГц. Малопомтга динамша фази на частой 100 кГц еввдчить щю те, ще> значения модуля, активней \ реактивнея складових в окемп ше! частоти змшюю-ться односпрямовано \ наближено пропорцпшо, гцо в певних межах швелюе зеув фази щютягеш вйх еташв голодування.
100
90
80 X, Ом
70
60 50
V'. ----Ж-
>" Ч
V. /
\
"к -
♦ до голодування X.
■ голодування
д голодування '"ЧГ"
- перед виходом '*" -л
• через 6 год. тсля виходу
250
350
R, Ом
450
550
Рис. 2. Динамша дшянки годографа Коула в ежемп частот 500, 100 1 20 кГц
Значш змши реактивнея складежей 1мпедансу \ емне>ста спостер1гаються на вйх етаиах голодування, причому найбшын помтп вони на частой 20 кГц. Характер (сирямовашсть) динамши ше! складеяю! на частотах 20 1 100 кГц сшвпадае, а на частот! 500 кГц е щютилежним.
46
ЗЬаграп О. В., М(таус1шк V. 8.
0,2 0,15 0,1 0,05 0
-0,05 -0,1
Вщносна динамка модуля
п
-0-1С !0 кГц Ю кГц А ч
-&-5С 0 кГц
-ДА'
" г-( '
до голоду-
голодування вання
голоду-вання
перед виходом
П1СЛЯ
виходу
0,2 0,15 0,1 0,05 0
-0,05 -0,1
Вщносна динам1ка активно! складово!
-О- 20 кГц
-□-100 _ —Д —500 кГц
'А.--
А/ ' *
" г-1. '
до голоду-
голодування вання
голоду-вання
перед виходом
П1СЛЯ
виходу
0,15 0,1 0,05 0
-0,05 -0,1 -0,15 -0,2 -0,25
0,2 0,1 0 -0,1 -0,2 -0,3
Вщносна динам1ка фази
А -|о- 20 кГц
до голоду- голоду- перед пюля
голодування вання вання виходом виходу
Вщносна динам1ка реактивно! складово!
/ / ч\
.А- - - -д. , / / / /
/ чд... о
-О- 20 кГц » - _ / / / '-'■Л
-□-100 —А—500 кГц кГц
до голоду-
голодування вання
голоду- перед пюля
вання виходом виходу
Рис. 3. ГИдносш залсжносп динамики параметр1в 1миедансу шд час голодування Табл. 1 Динамжа коефщенпв иоляризацп К
етап дослщжсння К (20/100) К (20/500) К (100/500) К (20/100) К (20/500) К (100/500)
для модуля опору для фази
до голодування 1.23 1.48 1,2 0,75 0,56 0,74
голодування 1.25 1.47 1,17 0,64 0,43 0,67
голодування 1.22 1.42 1,16 0,63 0,43 0,68
перед виходом 1.15 1.48 1,29 0,79 0,69 0,87
пкля виходу 1.18 1.45 1,23 0,75 0,65 0,87
для активно! складово! для реактивно! складово!
до голодування 1.24 1.51 1,22 0,93 0,83 0,9
голодування 1.27 1.52 1,2 0,81 0,65 0,8
голодування 1.23 1.46 1,18 0,77 0,62 0,8
перед виходом 1.15 1,5 1,3 0,91 1,03 1,13
пкля виходу 1.19 1,47 1,24 0,88 0,94 1,07
Динамша коефщенпв дисиерсп Кд//- ввдносних значснь однойменних иараметр1в на р1зних частотах наведена в табл. 1. 3 таблищ видно, гцо динамика коефщенпв К]./]. спостер1гаеться за вйма параметрами. але найбшьш виразна вона за параметрами фази 1 реактивно! складово! 1миедансу.
Висновки
Широкосмугова тричастотна методика втирю-вань на зазначених частотах показала, гцо в процей «сухого» голодування мае мшцо змша вйх параме-тр1в 1миедансу. Найбшьш виразш змши функционального стану сиостсркаються за визначонням модуля \ активно! складово! на частот! 100 кГц. фази на частотах 20 1 500 кГц. реактивно! складово! на частот! 20 кГц. Динамжа коефщенив К¡./¡. еввд-чить про змши диспорййних властивостей опору
тша людини, гцо найбшьш помти за параметрами фази \ реактивного опору.
Враховуючи то. що на частотах 20 1 100 кГц мем-бранний компонент бкугканин утворюс певннй ошр, вплив па динамшу параметр1в вццграе як змши мембранного компоненту, так \ електролтго! ком-понентн бютканин, !х пдратацшно! насичсноста, як м1жклтшно1, так \ внутршньоклиинно!. На частота 500 кГц мембранний компонент мошне впливае на значения опору. \ тому вщлшальну роль гцодо змши електропровщносп струсив на цШ частот! ввдграс насамиеред стан змши електролтго! компоненти бютканин.
Характер змш параметр1в евщчить про актива-цпо поляризашйних ироцейв \ збшынення проввд-носп бкугканин на початковому сташ голодування \ зменшення провщносп електролтгого компоненту \ ослабленш актпвацп поляризашйних процейв при певиому зменшеному вплив1 шдвшцення тонусу
Dynamics of frequency dependences of parameters of electric impedance of a person during dry fasting
47
мембранного компоненту (характер залежноста X для частоти 500 кГц) перед виходом з голодування. Щкавнмн показниками 3Min функционального стану людини шд час голодування с характер i динамша формн годографа Коула в pi3iii етапн голодування та динамша середньо1 частоти годографа, яка в цьо-му pa3i змпиовалась в широких межах ввд 500 до 100 кГц.
Перелж посилань
1. Cotter G. Accurate, noninvasive, continuous monitoring of cardiac output by whole-body electrical bioimpedance / G. Cotter. Y. Moshkowitz, E. Kalusky et al. // Chest. ■2004. 125, № 4. pp. 143-40.
2. Grimnes S. Bioimpedance and bioelectricity basics / S. Grimnes , O.G. Martinson . Amsterdam: Elsevier. 2008. 471 p.
3. Kotanko P. Curent state of bioimpedance technologies in dialiysis / P. Kotanko. W. Nathan. L.F. Zhu // .1. Med. Nephrology Dialysis Transpl. 2008. 23, № 3. pp. 808-812.
4. Gupta D. Bioelectrical impodanco phase angle as a prognostic indicator in breast cancer / D. Gupta, С .A. Lammersfeld, P.G. Vashi // BMC Cancer. 2008. Iss. 8, pp. 249.
о. Николаев Д.В. Виоимиедансный анализ состава тола человека / Д.В. Николаев, А.В. Смирнов, И.Г. Вобрин-ская, С.Г. Руднев. М. : Наука, 2009. 392 с.
6. Santarpia L. Prognostic signilicance of bioelectrical impedance phase angle in advanced cancer: preliminary observations / L. Santarpia, M. Marra, C. Montagnese et al. // Nutrition. 2009. Vol 25, No 9. pp.930 1.
7. Ярошенко В.Т. Bapiairru бннмиедаисометрй' upu ви-вченш BiKOBOi фкнологй" людини / В.Т. Ярошенко, О.В. Ulapuaii // HayKOBi Bicri НТУУ "Kill". 2009. № 1. с. 26-29.
8. Paterno A. Efficient Computational Techniques in Bioimpedance Spectroscopy / A. Paterno, L. H. Negri, P. Bertemes-Filho. InTech, 2012. pp. 4-28.
9. Colin-Ramirez E. Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic marker in chronic heart failure / E. Colin-Ramirez , L. Castillo-Martinez, A. Orea-Tejeda // Nutrition. 2012. Vol. 28, No 9, pp. 901-5.
10. Рахматуллина Л.Н. Применение биоимиедаисиого монитора состава тола (ВСМ) в клинической практике у диализных больных (обзор литературы) / Л.Н.Рахматуллина, К.Я. Гуревич // Нефрология. 2013. Выи" 17, № 4. 49-57.
11. Цейтлин Г.Я. Значение биоимиедаисиого анализа и антропометрии для прогнозирования осложнении у детей с онкологическими и иеоикологическими заболеваниями после трансплантации гемоиоэтических стволовых клеток / Г.Я. Цейтлин, АЛО. Вашура, М.В. Коновалова, Д.Н. Валашов и др. // Онкогематоло-гия. 2013. Выи. 8, № 3. с. 48-54.
12. Ториуев Ю. В. Диа141остичоскцо возможности iiemi-вазивной биоимиодаисомотрии / Ю. В. Ториуев, Д.Л. Непомнящих, Д.В. Никитюк, Г.А. Ланий и др. // Фундаментальные исследования. 2014. JY" 10 (4). с. 782-788/
13. Barni S. Detection of Allorgon-lgE interaction in Allergic Children Through Combined Impedance and ROS Measurements / S. Barni, A. Fort, M. Becatti, C. Fiorillo and et al. // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2017. Vol. 66, No. 4. pp. 616-623.
14. Mosiychuk V. S. Bioimpedance Monitoring of Dialysis Patients During Ultraliltration / V. S. Mosiychuk, G. V. Timoshenko, О. B. Sharpan, В. V. Tkachuk, R. S. Tomashevskyi //IEEE 36th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). pp. 236239.
15. Mosiychuk V. S. Wideband bioimpedance meter with the active electrodes / V. S. Mosiychuk, G. V. Timoshenko, О. B. Sharpan // IEEE 35th International Scientilic Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). pp. 300-303.
16. Самойлов В. О. Медицинская биофизика / В. О. Самойлов. СПб. : СиецЛит, 2013. 591 с.
17. Cole К. S. (1941). Dispersion and Absorption in Dielectrics 1. Alternating Current Characteristics / K. S. Cole, R. H. Cole // The Journal of Chemical Physics. 1941. Vol 9, No 4, pp. 341 351.
References
[1] Cotter G., Moshkovitz Ya., Kaluski E., Cohen A. .1., Miller H., Goor D. and Vered Z. (2004) Accurate, Noninvasive Continuous Monitoring of Cardiac Output by Whole-Body Electrical Bioimpedance. Chest Journal, Vol. 125, Is. 4, pp. 1431 1440. DOl: 10.1378/chest.125.4.1431
[2] Grimnes S., Martinson O.G. (2008) Bioimpedance and bioelectricity basics. Amsterdam: Elsevier, 471 p.
[31 Kotanko P., Nathan W. and Zhu L.F. (2008) Curent state of bioimpedance technologies in dialiysis, J. Med. Nephrology Dialysis 'lYanspl, Vol. 23, Is. 3, pp. 808-812. DOl: 10.1093/ndt/gfm889
[4] Gupta D., Lammersfeld C.A., 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.. 8:249. DOl: 10.1186/1471-2407-8249
[5] Nikolaev D.V., Smirnov A.V., Bobrinskaya l.G. and Rudnov S.G. (2009) Bioimpedansnyi analiz sostaua tela cheloueka [Bioimpedance analysis of human body composition], Moskow, Nauka, 392 p.
[6] Santarpia L., Marra M., Montagnese C., Alfonsi L., Pasani-si F. and Contaldo F. (2009) Prognostic signilicance of bioelectrical impedance phase angle in advanced cancer: preliminary observations. Nutrition, Vol. 25, No 9, pp. 930 1. DOl: 10.1016/j.nut.2009.01.015
[71 Yaroshenko V.T. and Sharpan O.B. (2009) Bioi-mpedancometry Variants in Studios of Human Ago Physiology, Naukovi visti NTUU "KPP\ No 1, pp. 26-29. "(in U krainian)
[8] Paterno A., Negri L.H. and Bertemes-Filho P. (2012) EJJicient Computational Techniques in Bioimpedance Spectroscopy, Applied Biological Engineering - Principles and Practice, Dr. Ganesh R. Naik (Ed.), InTech, DOl: 10.5772/36307.
[9] Colin-Ramirez E., Castillo-Martinez L., Orea-Tejeda A., Vazquez-Duran M, Rodriguez A.E. and Keirns-Davis C. (2012) Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic marker in chronic heart failure. Nutrition, Vol. 28, Is. 9, pp. 901-5. DOl: 10.1016/j.nut.2011.11.033
48
Sharpan О. В., Mosivchuk V. S.
[10] Rakhmatullina L.N. and Gurevich K.Y. ("2013) Application bioimpodanco body composition monitor (BCm) in clinical practice in dialysis patients (literature review), Nefrologi-ya, Vol. 17, No~4, pp. 49-57.
[11] Tbeytlin G.Y., Vashura A.Y., Konovalova M.V., Balashov
D.N., Maschanl, М.Л. and Belmer S.V. (2013) Value of bioimpodanco analysis and anthropometry for complication prediction in children with malignant and non-malignant diseases after hematopoietic stem cells transplantation. Oncohematology. Vol. 8, Is. 3, pp. 48-54. D01:10.17650/1818-8346-2013-8-3-48-54
[12] Tornuev Y.V., Nepomnyaschikh D.L., Nikityuk D.B., Lapiy G.A., Molodykh O.P., Nepomnyaschikh R.D., Koldysheva
E.V., Krinitsyna Y.M., Balakhnin S.M.,Manvelidze R.A., Semenov D.E., Ghurin B.V. (2014) Diagnostic capability of noninvasive bioimpodanco. Fundamental Research, No. 10, pp. 782-788.
[13] Barni S.,Fort Л., Becatti M„ Fiorillo C., Mugnaini M., Vignoli V., Addabbo Т., 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, No. 4, pp. 616-623. DOl: 10.1109/tim.2016.2640478
[14] Mosivchuk V. S., Timoshenko G. V., Sharpan О. В., Tkachuk В. V., Tomashevskyi R. S. (2016) Bioimpodanco Monitoring of Dialysis Patients During Ultrafiltration, IEEE 36th International Conference on Electronics and Nana technology (ELNANO), pp. 236-239. DOl: 10.1109/elnano.2016.7493056
[15] Mosivchuk V. S., Timoshenko G. V. and Sharpan O. B. (2015) Wideband bioimpodanco motor with the active electrodes, IEEE 35th International Conference on Electronics and Nanotechnolog (ELNANO), pp. 300-303. DOl: 10.1109/elnano.2015.7146896
[16] Samoilov V. O. (2013) Meditsinskaya biofizika [Medical Biophysics]. SPb, SpetsLit, 591 p.
[17] Colo K. S. and Colo R. H. (1941) Dispersion and Absorption in Dielectrics 1. Alternating Current Characteristics, The Journal of Chemical Physics, Vol. 9, No 4, pp. 341 351. DOl: 10.1063/1.1750906
Динамика частотных зависимостей параметров электрического импеданса человека в процессе сухого голодания
Шарпан О. В., Мосийчук В. С.
Рассмотепо методику анализа и результаты експерп-метальпых исследований изменений функционального состояния человека па основе анализа параметров электрического импеданса в процессе "сухого" голодания. Измерение параметров импеданса проводились в течение полугода еженедельно до, во время и после полуто-расуточпого голодания. Применялась широкополосная трехчастотпая 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 па частоте 100 кГц, фазы па частотах 20 и 500 кГц, реактивной составляющей па частоте 20 кГц. Изменения дисперсионных свойств сопротивления тела человека заметны по всем параметрам, по наиболее ощутимы изменения фазы и реактивного сопротивления. Проилюстрировапа возможность анализа динамики дисперсионных характеристик импеданса тела человека с помощью годографа Коула. По результатам исследований дана интерпретация изменений функционального состояния человека во время голодания.
Ключевые слова: функциональное состояние: параметры электрического импеданса: биоимпедапс: физиологические изменения: голодание
Dynamics of frequency dependences of parameters of electric impedance of a person during dry fasting
Sharpan О. В., Mosiychuk V. S.
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.
Key words: functional state: electrical impedance parameters: bioimpedance: physiological changes: fasting
