Визуализация параметров импеданса биотканей

Abstract

Цель. Определить возможность измерения импеданса биотканей бесконтактным способом для последующей визуализации параметров. Материал и методы. Исследования проведены на экспериментальной установке, состоящей из регистрирующей измерительной ячейки, представляющей собой систему плоских катушек индуктивностей, образующих колебательный контур, возбуждение которого осуществлялось генераторной индуктивностью, формирующей импульсное сложномодулированное электромагнитное поле (ИСМ ЭМП), при этом исследуемая биоткань являлась составной частью этого контура. Весь процесс измерения и визуализации обеспечивался комплексом сертифицированных приборов: цифровым осциллографом АКТАКОМ ADS-2221MV, цифровым генератором АКТАКОМ AWG-4150 (оба с программным обеспечением) и измерителем RLC E7-22. Проводились динамические исследования параметров импеданса крови, жировой ткани и мышц свиньи с фиксированным объемом и весом контактным (электродным) и бесконтактным способом. Результаты. Сравнение контактного способа регистрации импеданса и бесконтактного показало, что отношение индуктивного сопротивления к емкостному сопротивлению X (L) / X (C) составляет: для мышечной ткани - 17, крови - 4, жира - 1. Это показывает техническое соответствие обоих способов регистрации. Если исходить из того, что X (L) и X (C) являются наиболее важными параметрами, отражающими состояние импеданса биотканей, то бесконтактный способ измерения показал изолирующие свойства жировой ткани и высокую проводимость для крови и мышечной ткани в фиксированных объемно-весовых параметрах. Регистрация динамических измерений комплексных параметров импеданса биотканей бесконтактным способом с помощью наведенного ИСМ ЭМП в заданном объеме тканей выявила наиболее важные величины, информирующие о морфофункциональном состоянии биотканей, а именно X (L) / X (C). Заключение. Бесконтактный способ измерения импеданса биотканей более информативен, динамичен и соответственно способен отражать структурные особенности тканей органа, ибо не зависит от линий расходимости электрического поля, поляризации электродов и их локализации, что имеет место при контактном измерении импеданса. Бесконтактный способ регистрации импеданса биотканей может являться основой нового метода диагностики - динамической волюмографии.Objective. Investigation the opportunity for measurement of biological tissue impedance to visualize its parameters. Materials and methods. Studies were undertook on the experimental facility, consists of registrating measuring cell, constructed from flat inductors system, formed in oscillatory circuit, herewith investigated biological tissue is the part of this oscillatory circuit. An excitation of oscillatory circuit fulfilled by means of exciter inductor which forms impulse complex modulated electromagnetic field (ICM EMF). The measurement process and visualizations provided by set of certificated instruments: a digital oscillograph AKTAKOM ADS-2221MV, a digital generator АКТАКОМ AWG-4150 (both with software) and a gauge RLC E7-22. Comparative dynamic studies of fixed volume and weight pig’s blood, adipose tissue, muscular tissue impedance were conducted by contact versus contactless methods. Contactless method in contrast to contact method gives opportunity to obtain the real morphological visualization of biological tissue irrespective of their nature. Results. Comparison of contact and contactless methods of impedance measurement shows that the inductance to capacitance ratio X(L) / X(C) was equal: 17 – for muscular tissue, 4 – for blood, 1 – for adipose tissue. It demonstrates the technical correspondence of both impedance registration methods. If propose the base relevance of X (L) and X (C) parameters for biological tissue impedance so contactless measurement method for sure shows insulating properties of adipose tissue and high conductivity for blood and muscular tissue in fixed volume-weight parameters. Registration of biological tissue impedance complex parameters by contactless method with the help of induced ICM EMF in fixed volume of biological tissue uncovers the most important informative volumes to characterize morphofunctional condition of biological tissue namely X (L) / X (C). Conclusion. Contactless method of biological tissue impedance measurement is more informative and dynamic and able to mirror morphologic features of organ’s tissue, since it does not depend from electric field divergence lines, electrode polarization and their localization, what takes place during contact method of impedance measurement. Contactless method of biological tissue impedance measurement can be applied as the base diagnostic method – dynamic volumogaraphy.