автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Разработка биотехнической системы прекардиальной векторной электроимпедансной реографии

005056Ьчэ

На правах рукописи \

У"

Кирпиченко Юрий Евгеньевич

РАЗРАБОТКА БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРЕКАРДИАЛЬНОЙ ВЕКТОРНОЙ ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСНОЙ РЕОГРАФИИ

Специальность 05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского

назначения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 ЛЕК 2012

Москва-2012

005056645

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Щукин Сергей Игоревич

Бурлаков Роберт Иванович - доктор технических наук, старший научный сотрудник, Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, кафедра медико-технических информационных

технологий, профессор;

Невский Дмитрий Ильич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ФГБУ «Всероссийский научно-

исследовательский и испытательный институт медицинской техники» Росздравнадзора, главный научный сотрудник.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский

университет «МИЭТ».

Защита состоится «19» декабря 2012 г. в 13:30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.141.14 при Московском государственном техническом университете им Н.Э. Баумана в зале Ученого Совета по адресу 105005, Москва, 2-я Бауманская улица, д. 5, стр. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана

Автореферат разослан «*/<£» ИоРеу? а 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Самородов

Андрей Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Существующие технологии определения параметров центральной гемодинамики (ЦГД) представлены инвазивными и неинвазивными методами. При известных преимуществах инвазивных методов, таких как точность и возможность использования в широком патофизиологическом диапазоне, имеющиеся противопоказания, высокая стоимость и частота осложнений ограничивают их применение. Из активно развиваемых сегодня неинвазивных методов определения параметров насосной функции сердца, перспективен метод электроимпедансной реокардиографии, позволяющий, в том числе, проводить длительный мониторинг. Вопросы повышения точности определения ударного выброса (УВ) и фракции выброса (ФВ) на основе методов реокардиографии у пациентов кардиологического профиля были рассмотрены в работах отечественных и зарубежных ученых, в том числе учеными медико-технической школы МГТУ им. Н.Э. Баумана Щукиным С.И., 1994-2003, Морозовым A.A., 1994; Зубенко В.Г., 1994; Беляевым K.P., 1996; Мерлеевым A.A., 1998. В запатентованной ими методике точность определения УВ была повышена по сравнению с традиционными методами расчета (Кубичек, Шрамек). ФВ определялась косвенно по феноменологическим регрессионным зависимостям. В этих исследованиях использовался канал трансторакальной реограммы (ТРКГ). При этом, параметры электродной системы не были согласованы с индивидуальными особенностями расположения сердца, что является важной причиной погрешности определения УВ и, особенно, ФВ у пациентов кардиологического профиля. Кроме того, входящий в состав выражения для расчета УВ, параметр времени изгнания крови левым желудочком, не всегда точно определяется на основе сигнала ТРКГ ввиду асинхронизма сокращения желудочков сердца. В работах Стрелкова В.Б. и Сергеева И.К. (2004-2005 гг.) для повышения точности определения времени изгнания крови и, соответственно, расчета УВ, дополнительно к ТРКГ использовался канал прекардиальной реокардиограммы (ПРКГ). Ориентация электродной системы регистрации ПРКГ соответствовала оси сердца пациента и в большей степени учитывала изменение продольных, нежели поперечных, размеров сердца при сокращении. Кроме того, методика определения размеров и локализации электродных систем не учитывала индивидуальные параметры расположения сердца пациента. Разработка научно обоснованных методов определения параметров электродных систем каналов регистрации ПРКГ, чувствительных к изменению продольно-поперечных размеров сердца и учитывающих индивидуальные анатомические особенности его лежания, позволяет

повысить точность определения УВ и ФВ на основе многоканальных прекардиальных измерений, а также получать новую информацию об особенностях биомеханических процессов сокращения сердца. Реализация данного подхода была определена в данной работе термином векторной реокардиографии (ВРКГ), отражающего его особенности.

Цели диссертационной работы

Разработка методического и программно-алгоритмического обеспечения системы векторной электроимпедансной реокардиографии (ВРКГ).

Задачи диссертационной работы

1. Исследование механизмов формирования электроимпедансных сигналов прекардиальной области и разработка модели формирования сигналов, приемлемой для решения обратной задачи векторной электроимпедансной реокардиографии.

2. Исследование и разработка электродных систем для векторной электроимпедансометрии прекардиальной области.

3. Исследование и разработка программно-алгоритмических средств регистрации сигналов прекардиальной области и расчета параметров сокращения сердца.

4. Проведение исследований эффективности разработанных средств и методов.

Научная новизна

1. Разработана система векторной электроимпедансной реокардиографии, позволяющая в мониторном режиме определять изменения продольно-поперечных размеров сердца в фазу сокращения.

2. Разработана технология проектирования и позиционирования электродных систем для векторной реокардиографии, включающая: совмещение томографических и оптических изображений прекардиальной области сердца; определение геометрических параметров сердца пациента на основе томографических срезов; расчет параметров электродных систем и их позиционирования относительно проекции границ сердца.

3. На основе экспериментальных и теоретических исследований установлено, что основным механизмом формирования сигналов векторной реокардиографии является изменение эффективных поперечных размеров сердца и перемещение области верхушки сердца.

4. Разработано алгоритмическое и методическое обеспечение системы векторной реокардиографии, позволяющее в мониторном режиме: рассчитывать УВ и ФВ сердца; представлять процессы функционирования сердца в фазовой плоскости изменения его продольных и поперечных размеров.

5. На основании результатов доклинических исследований установлено, что точность определения УВ и ФВ сердца на основе созданной биотехнической системы векторной реокардиографии не уступает точности магниторезонансной томографии (МРТ) и ультразвуковых исследований.

Практическая ценность

Разработанный метод оценки перемещений границ сердца позволяет определять УВ и ФВ сердца, а также изменения продольно-поперечных размеров сердца в мониторном режиме. Результаты работы внедрены в практику научных исследований НИИ Биомедицинской техники и учебный процесс одноименного факультета МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты экспериментально-теоретических исследований показывающие, что параметры электроимпедансных сигналов векторной реокардиографии могут быть представлены решением задачи для полубесконечной однородной среды со сферическим включением.

2. Результаты исследований механизмов формирования электроимпедансных сигналов при векторной электроимпедансометрии прекардиальной области для продольно-поперечно ориентированных электродных систем в фазу систолы сердца.

3. Метод расчета УВ и ФВ на основе решения обратной задачи для технологии ВРКГ.

4. Метод динамической визуализации изменения продольно-поперечных размеров сердца в фазу систолы.

Апробация работы

Апробация работы проведена на научном семинаре факультета «Биомедицинской техники» МГТУ им. Н.Э. Баумана, научно-учебного комплекса «Радиоэлектроники, лазерной и медицинской техники» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: 9-й, 10-й, 11-й, 12-й, научно-технических конференциях «Медико-технические технологии на страже здоровья» (2007-2010), Ш-й, IV-й, V-й, VI-й, VII-й Российско-Баварских конференциях по

биомедицинской инженерии (2007-2011), Всероссийской научной школе для молодежи «Биомедицинская инженерия» 2010.

Публикации

По материалам работы опубликовано 10 печатных работ, из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы

Содержание диссертации соответствует паспорту специальности 05.11.17.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 141 странице, содержит 68 рисунков, 12 таблиц. Список литературы включает 77 библиографических источников. Диссертация иллюстрирована рисунками, таблицами, графиками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, определена область исследования, обозначены основные проблемы в данной области, сформулированы задачи работы. Показано практическое значение и раскрыта научная новизна работы.

В первой главе проведен анализ существующих систем мониторного контроля параметров центральной гемодинамики. Проведенный анализ показал, что сегодня в научно-технической практике применяются неинвазивные методы исследования, такие как рентгенологические, ультразвуковые, импедансные методы и магнитно-резонансная томография. В главе отмечено, что из перечисленных методов перспективен метод реокардиографии, позволяющий проводить длительный мониторинг параметров насосной функции сердца и потенциально позволяет получить данные о движении и изменении размеров структур сердца.

Анализ ключевых характеристик методов реокардиографии показал, что в литературе не отражены вопросы, связанные с пониманием параметров сигналов, получаемых при различных расположениях электродных систем относительно проекций отделов сердца на грудную клетку, а также их зависимость от геометрических размеров электродных систем. Кроме того, не изучены возможности определения изменений продольно-поперечных размеров проекции сердца на основе электроимпедансных измерений.

Во второй главе рассмотрены методические вопросы прекардиальных электроимпедансных измерений в задачах определения перемещений границ проекции сердца.

Показано, что с точки зрения электроимпедансных измерений прекардиальная область включает скелетные мышцы, легкие, миокард и кровь. Анализ значений удельных сопротивлений биотканей на частоте 100 кГц показал, что на выдохе проводимости тканей легкого, мышечных тканей и ткани миокарда, во-первых, близки и, во-вторых, существенно, в 2-3 раза отличаются от проводимости крови. Поэтому в фазу выдоха прекардиальные среды можно рассматривать как двухслойные представленные мягкими тканями грудной клетки, включающими мышцы, легкие и миокард, а также кровью.

Отмечено, что поскольку необходимые характерные размеры и глубины зондирования прекардиальных электродных систем для большинства взрослых пациентов должны находиться в диапазоне 2-20 см, важным аспектом в понимании механизмов формирования электроимпедансных сигналов прекардиальной области является изменение геометрических размеров сердца при его функционировании. Показано, что в литературе наиболее часто используются эллиптические и сферические модели желудочков сердца и сердца в целом. Поэтому, для определения перемещений стенки сердца в направлениях большой и малой осей эллипсоида вращения, моделирующего сердце, необходимо проводить импедансные измерения как минимум по двум отведениям. В направлении зондирования поперечном оси сердца в работе рассматривались сферическая и бисферическая модели прекардиальной области. В направлении зондирования, совпадающим с направлением оси сердца, чтобы учесть вклад в электроимпедансный сигнал верхних отделов сердца, в первую очередь предсердий, дополнительно рассматривалась модель двух непересекающихся сферических включений (Рис. 1).

Рис.1. Модели слоистых сред прекардиальной области: а) сферическая; б) бисферическая; в) двухсферическая

Для целей математического моделирования прекардиальных сигналов были получены аналитические зависимости решения уравнения Лапласа прямой задачи электроимпедансометрии для сферической,

бисферической и двухсферической моделей тканей прекардиальной области.

В главе отмечено, что при разработке технологии векторной электроимпедансной реокардиографии необходимо описание механизмов формирования сигналов прекардиальной области, которое включает как биомеханические процессы функционирования отделов сердца, так и особенности распределения тока в неоднородных прекардиальных средах в фазу выдоха.

Показано, что сферические и бисферические модели сред прекардиальной области описываются геометрическими параметрами (глубины И), радиусы г,, г2 и координаты центра х, у), параметрами среды (удельное сопротивление мягких тканей р3 и удельное сопротивление крови рг) и 2-мя параметрами электродной системы (полурасстояние между токовыми а и потенциальными электродами Ь). Расчет измеряемого импеданса Ъ представляет собой прямую задачу электроимпедансометрии. Для сферической модели тканей, представленной на Рис. 1а функционал регистрируемого электроимпеданса определяло в виде:

2 = 2{а,Ь,^!\,х,у,р„р2). (1)

Обратная задача электроимпедансометрии заключалась в нахождении параметров модели на основе измерений импеданса. Расчетные соотношения показывают, что аналитическое выражение электроимпеданса содержит две составляющие:

г = го+2вЮ1ЮЧ, (2)

где

2 • р. ■ Ь

20= I 2 ,2\- (3)

7г\а —о )

Составляющая 20 представляет собой электроимпеданс для однородной среды, составляющая 2включ связана с уменьшением импеданса за счет помещения в однородную среду включения с меньшим удельным сопротивлением и вносит меньший вклад в значение импеданса. Удельное сопротивление первой среды, от которого в максимальной степени зависит измеряемый импеданс, определяется удельными сопротивлениями окружающих тканей. Экспериментальные исследования показали, что его нельзя принимать одинаковым при различных расположениях электродных сборок относительно границ проекции сердца. Теоретические оценки и вычислительные эксперименты решения обратной задачи показали, при погрешности позиционирования электродной системы 1 мм обратная задача сходится только для одного неизвестного параметра. В связи с этим в работе рассмотрен подход преобразования многопараметрической обратной задачи к однопараметри ческую за счет нахождения неизвестных параметров моделей на основании данных

других независимых методов исследования - компьютерной томографии (КТ) или МРТ. В рассматриваемой модели формирования сигналов полагалось, что перемещение внутренней стенки миокарда определяется изменением радиуса эквивалентной сферы соответствующего включения. В реализованном в данной работе подходе для каждого прекардиального канала измерения импеданса решались две обратные задачи: в первой задаче по значению базовой составляющей электроимпеданса рассчитывалось удельное сопротивление первой среды, затем оно применялось при решении второй обратной задачи для нахождения изменения радиуса сферы по значению пульсовой составляющей электроимпеданса (Рис. 2):

Р, = func(a,b,ri,hi,x,y,p2,Z6), (3)

Дг = . (4)

Расчет УВ и ФВ производился по изменению объема крови в фазу начала и окончания изгнания.

Рис. 2. а) типичные сигналы ПРКГ области абсолютной тупости сердца в поперечном направлении, и электрокардиограммы (ЭКГ) с отмеченными точками начала и окончания изгнания крови (пациент В); б) схема расположения токовых (И, 12) и измерительных электродов (Ш, Г12) регистрации сигнала ПРКГ.

В третьей главе представлены результаты исследований, направленных на разработку электродной системы для технологии векторной элеткроимпедансной реокардиографии.

На основе данных о диапазоне глубин залегания и размеров сердца были рассчитаны и изготовлены электродные системы с приемлемыми для прекардиальных измерений характеристиками с использованием мостиковых ЭЭГ-электродов СПЭГ-П, поставляемых компанией Нейрософт. Проведенные экспериментальные исследования параметров стабильности и шумовых характеристик электродов показали, что последние имеют не уступающие показатели по точности и эргономичности перед одноразовыми ЭКГ-электродами и чашечковыми ЭЭГ-электродами, представленные на рынке компаниями Нейрософт

(СПЭГ-П, ЭВП-2), Вилорд (F8909 D, 0001.001), Grass (F-E6SHC-48). На Рис. За приведен вид электродной системы и ее расположение у пациента астенического типа, для исследований информативности каналов измерений импеданса. Системы электродов имеют 3 варианта смещения центра сборки и различные полурасстояния между токовыми электродами (а/, fib, а3) в продольном и поперечном оси сердца направлениях.

Рис. 3. Электродные сборки для исследований.

Аппаратная часть представляла собой многоканальную реографическую систему, позволяющую записывать одновременно до 30-ти каналов ПРКГ, один канал ЭКГ и один канал ТРКГ. Технические характеристики системы приведены в Табл. 1.

Таблица 1.

Технические характеристики реографической системы «РЕО-32»

Число каналов регистрации прекордиальной реограммы до 30

Число каналов регистрации трансторакальной реокардиограммы 1

Количество каналов ЭКГ 1

Частота дискретизации каналов, Гц 500

Peo грамма: метод измерения измерительный ток (эффект, значение) диапазон измерения базового импеданса Z диапазон изменений пульсового импеданса AZ приведенный ко входу шум базового импеданса (эфф.) тетраполярный 1 мА, 100 кГц 1-250 Ом ±2 Ом 50 мОм

Таблица 1 - окончание.

диапазон изменений пульсового импеданса Д2 1.0 мОм

приведенный ко входу шум базового импеданса (эфф.) 3 мкВ

приведенный ко входу шум пульсового импеданса

(эфф.) 0.17...117 Гц

приведённый ко входу шум ЭКГ (эфф.) 0.01... 137 Гц

полоса частот ЭКГ

полоса частот пульсовой реограммы

Интерфейс связи с ПЭВМ USB

Разрядность АЦП, не менее 12 бит

Ток потребления, не более, мА 500

Класс защиты устройства II, ВР - на пробой изоляции 4.5кВ

Питание системы от сети переменного тока 220 В (50 Гц)

Калибратор встроенный

В главе представлены результаты расчетов перемещений внутренней стенки сердца в продольном (ARa) и поперечном оси сердца (ДЯь) направлении (Табл. 2) в сравнении с данными МРТ измерений ARa МРТ и arb мрт-

Таблица 2.

Сравнение моделей формирования импеданса в задаче определения

Модель импедансометрии ARa, мм. ARa мрт, мм. ARb, мм. ARb мрт, мм.

Сферическая 4 14 8 9

Бисферическая 4 14 8 9

Двухсферическая 8 14 8 9

Установлено, что в отличие от поперечных размеров, изменения продольных размеров определяются неудовлетворительно. Детальный анализ продольных измерений добровольцев показал, что в продольные значения электроимпеданса вносят вклад, неучитываемый моделью сигналы, формируемые верхними отделами сердца - предсердиями. Для исключения из области зондирования верхних отделов сердца были разработаны требования к геометрическим характеристикам и локализации электродных систем в области верхушки сердца. На основе результатов

моделирования распределения токов для каждого испытуемого были определены оптимальные полурасстояния ■ между токовыми и измерительными электродами и их расположением в области верхушки сердца (Рис. 36).

В четвертой главе представлены результаты разработки методического и программно-алгоритмического обеспечения технологии ВРКГ.

Расчет гемодинамических характеристик проводился на основе значений перемещений внутренних стенок сердца в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Для определения УВ и ФВ рассмотрено несколько вариантов расчета. В первом случае принималось, что в систолу объем крови в сердце близок по форме к сфере с меняющимся радиусом, которая описывает среднюю кривизну поверхности внутренней полости сердца определяемую по данным МРТ.

-4 ( / -vYl

- J

где Rs- радиус сферы в фазу начала изгнания крови, дR— изменение радиуса сферы, рассчитанное как среднее из перемещений внутренней стенки сердца в продольном и поперечном оси сердца прекардиальных отведениях реограммы, Умжл - объем межжелудочковой перегородки, рассчитанный по данным МРТ.

Таблица 3.

Сравнение УВ и ФВ, рассчитанных по данным векторной

импедансометрии и по данным МРТ (пациент А).

Метод расчета УВ, мл ФВ, %

МРТ (метод Симпсона) 57±5 58±4

ВРКГ 83±5 35±3

Установлено, что решение обратной задачи в такой постановке дает погрешность определения УВ и ФВ более 40% (Табл. 3). Анализ вычисленных изменений радиуса сферы совместно с данными МРТ показал, что эта погрешность обусловлена тем, что в конце систолы объем сердца, рассчитанный как объем эффективной сферы отличается на 5070% от действительного. В следующем варианте расчета форма желудочков в фазу систолы описывалась поверхностью эллипсоида вращения на основе данных МРТ. При этом изменение размеров полуосей рассчитывалось по решению обратной задачи электроимпедансометрии для сферических моделей тканей прекардиальной области, где радиус сферы определялся радиусом кривизны внутренней поверхности стенки сердца в продольном сердцу сечении.

УВ = 1.1 *(ли • - (*« - ДЯ J • (*» - А*« )2) ! ' Rsb2 ~ («л, - A« J' " )!)

ФВ--

2-| -Vsm,

Здесь параметры с индексом А соответствуют направлению вдоль оси сердца, с индексом В - поперечному направлению.

Таблица 4.

Сравнение УВ и ФВ, рассчитанных по данным векторной

Метод расчета УВ, мл ФВ, %

МРТ (метод Симпсона) 57±5 58±4

ВРКГ 104±5 32±3

Установлено, что подобный подход также не дает удовлетворительных результатов по точности определения параметров УВ и ФВ (Табл. 4). Экспериментальные исследования с привлечением данных МРТ показали, что причиной погрешности определения ударного выброса по двум вышеприведенным подходам является определение заниженных значений перемещений внутренней стенки миокарда в отведении, продольном оси сердца и определяется вкладом в пульсовую составляющую импеданса процессов в верхних отделах сердца. Для учета вклада этих процессов была рассмотрена двухсферическая модель, в которой сфера с меньшим радиусом и постоянным объемом моделирует верхние отделы сердца, а большая сфера с изменяющимися размерами -динамику сокращения желудочков, расчет основных параметром гемодинамики производился на основании выражения (5). Такой способ позволил повысить точность расчета параметра ФВ до 30%, при погрешности определения УВ более 50% (Табл. 5).

Таблица 5.

Сравнение УВ и ФВ, рассчитанных по данным векторной

импедансометрии и по данным МРТ (пациент А)._

Метод расчета УВ, мл ФВ, %

МРТ (метод Симпсона) 57±5 58±4

ВРКГ 106±5 45±4

На основе результатов исследований было предложено исключить из области зондирования верхние отделы сердца и использовать электродные системы, локализованные в области верхушки сердца правого и левого

желудочков (Рис. 36). При этом форма желудочков в систолу описывались половиной эллипсоида вращения, а изменение размеров полуосей определялось изменением радиусов эквивалентных сферических поверхностей в зонах зондирования электродных систем.

У* = 1 2

1 ■ R

-RSB2 -(Rsa-ar,)-(Rs„-&RJ)

(7)

ФВ = -

-У,

где Rsa и Rsb - полуоси эллипсоида, определяемые на основании данных МРТ.

На основании анализа данных МРТ в фазу систолы установлено, что для областей зондирования поперечный срез эллипсоида близок к поверхности сферы. Результаты вычислительных экспериментов показали, что критическими параметрами такого подхода являются неизменность h, и эквивалентность площадей эффективной сферы и реального сечения. Рассчитанные таким образом значения УВ и ФВ сопоставимы со значениями, рассчитанными по данным МРТ методом Симпсона (Табл. 6).

Таблица 6.

Сравнение УВ и ФВ, рассчитанных по данным векторной

Метод расчета УВ, мл ФВ, %

МРТ (метод Симпсона) 57±5 58±4

ВРКГ 66±5 56±4

Рис. 4. Трехканальная электродная система для ВРКГ.

Созданное на этой основе методическое и программно-алгоритмическое обеспечение позволяет получить численные оценки значений УВ и ФВ для каждого кардиоцикла.

Для сопряжения с аппаратным комплексом и решения задач электроимпедансометрии, было разработано программно-алгоритмическое

обеспечение включающее основной модуль решения задачи определения гемодинамических параметров в онлайн- и оффлайн-режимах, а также приложений для задач моделирования слоистых сред прекардиальной области. Для позиционирования электродной системы было разработано программное обеспечение для работы с видеокамерой. Видеоизображение совмещалось с фронтальным срезом МРТ с размеченными позициями электродов.

Для исследования информативности методики ВРКГ были проведены исследования на добровольцах с астеническим и нормостеническим типом конституции грудной клетки. Точность рассчитанных перемещений стенок сердца с учетом погрешности расчета находилась в диапазоне до 2 мм, что в пересчете на параметры УВ и ФВ давало погрешность до 20%. Приведенный в главе расчет бюджета погрешностей разработанной методики определения УВ и ФВ показал, что точность определяется погрешностью определения контура проекции сердца, погрешностью определения параметров модели; влиянием объема межжелудочковой перегородки и качеством регистрируемого сигнала, и в пересчете на основные параметры насосной функции сердца дает значения погрешности до 20%.

Численная оценка изменения эффективных продольно-поперечных размеров проекции сердца позволяет на основании экспериментальных данных построить соответствующий годограф, который представляет собой динамическую зависимость изменений размеров внутренних размеров сердца в двух ортогональных направлениях.

s

s /

•г

а) .Т б)

Рис. 5. Зависимости изменений продольно-поперечных размеров сердца для пациента В астенического (а) и пациента Б нормостенического (б) типа (на графиках: 8 - фаза начала изгнания крови, Т - фаза окончания

изгнания крови, шкала значений указана в мм, горизонтальная ось соответствует поперечным изменениям размеров сердца, вертикальная -

продольным).

• Таблица 7.

Значения УВ и ФВ, рассчитанные по данным векторной импедансометрии _и по данным МРТ (пациент Б)._

ВРКГ МРТ

УВ ФВ УВ ФВ

74±5 50±4 67±5 58±4

Таблица 8.

Значения УВ и ФВ, рассчитанные по данным векторной импедансометрии _и по данным МРТ (пациент В)._

ВРКГ МРТ

УВ ФВ УВ ФВ

65±5 48±4 58±5 53±4

В главе отмечено, что зависимости (Рис. 5), соответствующие пациенту (Табл. 7, Табл. 8) астенического типа (пациент В, ось сердца расположена вертикально) и нормостенического типа (пациент Б, ось сердца расположена под углом 45 градусов) отражают разные характеры сокращения сердца в фазу систолы. Видно, что для пациента В в фазу изометрического сокращения происходит незначительное увеличение продольных и поперечных размеров сердца, сменяющееся фазой изгнания крови, в которую происходит одновременное уменьшение размеров полости сердца продольных и поперечных — при этом изменение продольных размеров происходит в два раза большей скоростью. Для пациента Б фазу изометрического сокращения происходит изменение преимущественно поперечного размера, сменяющееся более выраженным сокращением продольного размера в фазу изгнания крови. Анализ подобных зависимостей, отражающих индивидуальные особенности сократимости миокарда в направлении вдоль и поперек сердечной оси, дает новую, ранее не рассматриваемую в мониторном режиме измерений, информацию о биомеханических механизмах сокращения сердца.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате анализа научно-технической литературы обоснована актуальность и возможность создания биотехнической системы ВРКГ на основании разработки каналов регистрации чувствительных к изменению продольно-поперечных размеров сердца.

2. Получены аналитические решения прямой задачи электроимпедансометрии для сферической, бисферической и двухсферической моделей сред применительно к технологии ВРКГ.

3. Разработана технология проектирования и позиционирования электродных систем для системы ВРКГ.

4. Создано методическое и программно-алгоритмическое обеспечение для регистрации, анализа и визуализации прекардиальных сигналов.

5. Создано методическое и программно-алгоритмическое обеспечение для проектирования и позиционирования электродных систем для ВРКГ.

6. Разработано методическое и программно-алгоритмическое обеспечение системы ВРКГ, позволяющее в мониторном режиме определять УВ и ФВ сердца, а также определять изменения эффективных продольно-поперечных размеров проекции сердца на прекардиальную область в фазу систолы.

7. Проведенные медико-биологические исследования эффективности разработанной системы ВРКГ на здоровых добровольцах показывают, что точность определения УВ и ФВ сердца на основе созданной БТС не уступает точности МРТ и УЗ исследований.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Вопросы точности определения параметров деятельности сердца на основе технологии векторной реокардиографии / С.И. Щукин [и др.] // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. № 10. С. 4-7.

2. Кирпиченко Ю.Е., Тимохин Д.П., Щукин С.И. Исследование особенностей и точности определения параметров деятельности сердца на основе технологии импедансного картирования // Биомедицинская радиоэлектроника. 2011. № 10. С. 23-27.

3. Kirpichenko Y.E., Timohin D.P., Shchukin S.I. Vector rheocardiography, new aspects in precardiac impedometry // Proceedings of 7th Russian-Bavarian Conference on Bio-Medical Enginnering. Erlangen, 2011. P. 15-18.

4. Кирпиченко Ю.Е., Тимохин Д.П., Щукин С.И. Исследование биомеханических процессов деятельности сердца с использованием аппаратно-программного комплекса для импедансного картирования прекардиальной области // Биомедицинская радиоэлектроника. 2010. № 9. С. 9-14.

5. Особенности моделирования биотканей прекардиальной области при оценке параметров центральной гемодинамики / С.И. Щукин [и др.] // Биомедицинская радиоэлектроника. 2009. № 10. С. 4-10.

6. Kirpichenko Y., Timohin D. Tissue modeling for the impedance imaging of the heart // Proceedings of 4th Russian-Bavarian Conference on BioMedical Enginnering. Moscow, 2008. P. 101-106.

7. Kirpichenko Y., Timohin D. Impedance imaging in human's precardiac area // Proceedings of 4th Russian-Bavarian Conference on Bio-Medical Enginnering. Moscow, 2008. P. 107-111.

Подписано в печать: 14.11.2012 Тираж: 100 экз. Заказ № 3315 Отпечатано в типографии "Реглет" 119526, г. Москва, ул. Фридриха Энгельса, д.3/5, стр.2 (495) 661-60-89, www.reglet.ru

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРЕДПОСЫЛКИ К РАЗРАБОТКЕ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ МОНИТОРНОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ

1.1 Инструментальные методы измерения параметров центральной гемодинамики

1.2. Основные принципы построения биотехнической системы векторной электроимпедансной реокардиографии 1.3 Выводы к главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУР СЕРДЦА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АНАЛИЗА ПРЕКАРДИАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

2.1. Биомеханика кардиоцикла

2.2. Биофизические модели прекардиальной области

2.3. Прямая задача электроимпедансометрии

2.4. Обратная задача электроимпедансометрии

2.5. Расчет чувствительности импедансометрического метода для определения параметров модели по результатам решения обратной задачи электроимпедансометрии

2.6. Выводы к главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДНОЙ СБОРКИ РЕОКАРДИОГРАФИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ

3.1. Обоснование выбора типа электродов для прекардиальной реографии

3.2. Требования к геометрическим характеристикам и точности позиционирования электродной системы

3.3. Разработка электродной системы регистрации для прекардиальной реографии

3.4. Выводы к главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ВЕКТОРНОЙ РЕОКАРДИОГРАФИИ

4.1. Аппаратное обеспечение, используемое для импедансного мониторинга

4.2. Методика наложения электродов и записи прекардиальных сигналов

4.3. Влияние дыхания на положение сердца в грудной клетке 95 4.4 Влияние анатомических параметров

4.5. Определение априорных параметров математической модели импедансометрии прекардиальной области

4.6. Методика расчета параметров центральной гемодинамики по результатам анализа реографических данных

4.7. Бюджет погрешностей методики определения ударного выброса и фракции выброса сердца

4.8. Дополнительные возможности вектор-реокардиографии

4.9.Результаты тестирования технологии векторной реокардиографии

4.10. Программное обеспечение для векторной электроимпедансной реокардиографии

4.11. Выводы к главе

В последние годы многими учёными проявляется растущий интерес к средствам неинвазивного мониторинга насосной функции сердца [1]. Важной научной задачей в области оценки функционального состояния сердечнососудистой системы является непрерывный мониторинг основных биомеханических параметров сердечной деятельности. Наличие такого рода биотехнических систем, способных длительное время в автоматическом режиме проводить мониторинг параметров центральной гемодинамики, позволит врачу своевременно отслеживать патологические изменения функционального состояния сердечно-сосудистой системы пациента и принимать соответствующие меры.

В работах ряда ученых была показана эффективность реографических методов для проведения совместной оценки электрической активности сердца и параметров центральной гемодинамики. Подробный обзор по данному направлению имеется в [2, 3, 4, 5, 6, 7]. В работах Щукина С.И., Зубенко В.Г., Беляева K.P., Морозова A.A. [4,5] рассматривались вопросы повышения точности определения ударного выброса (УВ) и фракции выброса (ФВ) в реокардиографии у пациентов кардиологического профиля. В запатентованной ими методике точность определения УВ была повышена по сравнению с традиционными методами расчета (Кубичек, Шрамек) [57-59]. ФВ определялась косвенно по феноменологическим регрессионным зависимостям, в расчет входили время изгнания и пресистолический период. В этих исследованиях использовался канал трансторакальной реокардиограммы (ТРКГ). При этом параметры электродной системы не были согласованы с индивидуальными особенностями расположения сердца у пациента, что является важной причиной существенной погрешности определения УВ и, особенно, ФВ у ряда пациентов кардиологического профиля, а также невозможность ее применения в составе мобильной реографической системы. Кроме того, входящий в состав выражения для расчета УВ, параметр времени изгнания крови левым желудочком, не всегда точно определяется на основе сигнала ТРКГ ввиду асинхронизма сокращения желудочков сердца. Метод прекардиальной реокардиографии, впервые предложенный в биполярном отведении Ю.Т. Пушкарем в 1959 году [8, 9], использующийся совместно с трансторакальным отведением открыл возможность проведения исследований не только гемодинамических показателей деятельности сердца в целом, но также и многих его отделов (желудочки, клапаны, предсердия, перемещение верхушки сердца). В работах Стрелкова В.Б. и Сергеева И.К. [2,21] для повышения точности расчета УВ, дополнительно к ТРКГ использовался один канал прекардиальной реокардиограммы (ПРКГ). Ориентация электродной системы регистрации ПРКГ соответствовала оси сердца пациента и в большей степени учитывала изменение продольных, нежели поперечных, размеров сердца при сокращении. Кроме того, методика определения размеров и локализации электродных систем не учитывала индивидуальные параметры расположения сердца пациента. Медико-биологические исследования предложенной методики показали неудовлетворительные, в целом, результаты. Разработка научно обоснованных методов определения параметров электродных систем каналов регистрации ПРКГ, чувствительных к изменению продольно-поперечных размеров сердца и учитывающих индивидуальные анатомические особенности его лежания, позволяет повысить точность определения УВ и ФВ на основе многоканальных прекардиальных измерений, а также получать новую информацию об особенностях биомеханических процессов сокращения сердца. Реализация данного подхода была определена в данной работе термином векторной реокардиографии (ВРКГ) отражающего его особенности.

Первая часть работы посвящена исследованию возможностей прекардиальной реографии в задачах определения УВ и, в первую очередь, ФВ, вторая направлена на создание методического и программно-алгоритмического обеспечения технологии векторной электроимпедансной реографии сердца и проведению доклинических медико-биологических исследований. Работа является продолжением исследований, проводимых отечественными и зарубежными учеными, в том числе учеными медико-технической школы МГТУ им. Н.Э.Баумана под руководством д.т.н. профессора Щукина С.И. (Зубенко В.Г., 1994; Беляев K.P., 1996; Мерлеев A.A., 1998; Сергеев И.К., 2004; Стрелков В.Б., 2004), и отражает основные результаты разработки аппаратно-программных средств и клинических исследований новой биотехнической системы (БТС) прекардиальной векторной электроимпедансной реографии.

Цель работы и задачи диссертации. Целью работы является разработка методического и программно-алгоритмического обеспечения системы векторной электроимпедансной реокардиографии.

Задачи диссертации.

1. Исследование механизмов формирования электроимпедансных сигналов прекардиальной области и разработка модели формирования сигналов, приемлемой для решения обратной задачи векторной электроимпедансной реокардиографии.

2. Исследование и разработка электродных систем для векторной электроимпедансометрии прекардиальной области.

3. Исследование и разработка программно-алгоритмических средств регистрации сигналов прекардиальной области и расчета параметров сокращения сердца.

4. Проведение исследований эффективности разработанных средств и методов.

Научная новизна.

Получены следующие новые научные результаты.

1. Разработана система векторной электроимпедансной реокардиографии, позволяющая в мониторном режиме определять изменения продольно-поперечных размеров сердца в фазу сокращения.

2. Разработана технология проектирования и позиционирования электродных систем для векторной реокардиографии, включающая: совмещение томографических и оптических изображений прекардиальной области сердца;

- определение геометрических параметров сердца пациента на основе томографических срезов;

- расчет параметров электродных систем и их позиционирования относительно проекции границ сердца.

3. На основе экспериментальных и теоретических исследований установлено, что основным механизмом формирования сигналов векторной реокардиографии является изменение эффективных поперечных размеров сердца и перемещение области верхушки сердца.

4. Разработано алгоритмическое и методическое обеспечение системы векторной реокардиографии, позволяющее в мониторном режиме:

- рассчитывать УВ и ФВ сердца;

- представлять процессы функционирования сердца в фазовой плоскости изменения его продольных и поперечных размеров;

5. На основании результатов доклинических исследований установлено, что точность определения УВ и ФВ сердца на основе созданной биотехнической системы векторной реокардиографии не уступает точности МРТ и ультразвуковых (УЗ) исследований.

Практическая ценность.

Разработанный метод оценки перемещений границ сердца позволяет определять УВ и ФВ сердца, а также изменения продольно-поперечных размеров сердца в мониторном режиме. Результаты работы внедрены в практику научных исследований НИИ Биомедицинской техники и учебный процесс одноименного факультета МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Апробация работы

Апробация работы проведена на научном семинаре факультета

Биомедицинской техники» МГТУ им. Н.Э. Баумана, научно-учебного комплекса «Радиоэлектроники, лазерной и медицинской техники» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: 9-й, 10-й, 11-й, 12-й, научно-технических конференциях «Медико-технические технологии на страже здоровья» (2007-2010), Ш-й, IV-й, V-й, VI-й, VII-й Российско-Баварских конференциях по биомедицинской инженерии (20072011), Всероссийской научной школе для молодежи «Биомедицинская инженерия» 2010.

Публикации

По материалам работы опубликовано 10 печатных работ, из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы

Содержание диссертации соответствует паспорту специальности 05.11.17.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 141 странице, содержит 70 рисунков, 13 таблиц. Список литературы включает 77 библиографических источников. Диссертация иллюстрирована рисунками, таблицами, графиками.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа научно-технической литературы обоснована актуальность и возможность создания биотехнической системы ВРКГ на основании разработки каналов регистрации чувствительных к изменению продольно-поперечных размеров сердца.

2. Получены аналитические решения прямой задачи электроимпедансометрии для сферической, бисферической и двухсферической моделей сред применительно к технологии ВРКГ.

3. Разработана технология проектирования и позиционирования электродных систем для системы ВРКГ.

4. Создано методическое и программно-алгоритмическое обеспечение для регистрации, анализа и визуализации прекардиальных сигналов.

5. Создано методическое и программно-алгоритмическое обеспечение для проектирования и позиционирования электродных систем для ВРКГ.

6. Разработано методическое и программно-алгоритмическое обеспечение системы ВРКГ, позволяющее в мониторном режиме определять УВ и ФВ сердца, а также определять изменения эффективных продольно-поперечных размеров проекции сердца на прекардиальную область в фазу систолы.

7. Проведенные медико-биологические исследования эффективности разработанной системы ВРКГ на здоровых добровольцах показывают, что точность определения УВ и ФВ сердца на основе созданной БТС не уступает точности МРТ и УЗ исследований.

1. Heart Disease and Stroke Statistics / D. Lloyd-Jones et al. // American Heart Association. 2010 Update. URL: http://circ.ahai0urnals.0rg/c0ntent/l2l/7/e46.full.pdf. Дата обращения. 05.11.2012.

2. Стрелков В. Б. Метод прекардиальной импедансной реокардиографии: Дисс. . канд. техн. наук. Москва, 2004. 151 с.

3. Новые аспекты прекардиальной реографии / В.Г. Зубенко и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003. №9. С.44-51.

4. Реокардиомониторные системы / К.Р. Беляев и др. // Биомедицинская радиоэлектроника. 1999. №3. С.46-61.

5. Определение минутного объёма кровообращения на основе модифицированного соотношения Кубичека / В.Г. Зубенко и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2002. №9. С. 11-30.

6. Повышение стабильности и надёжности расчёта параметров гемодинамики в реокардиомониторных системах / В.Г. Зубенко и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2001. №9. С.49-56.

7. Пушкарь Ю.Т. Прекордиальная реокардиография и ее клиническое значение // Терапевтический архив. 1986. №1. С.132-135.

8. Pushcarr U.T. Pulmonary, aortic and precordial rheography in heart insufficiency and in patients with pulmonary arterial hypertension // American heart journal. 1961. № 1. P. 34-38.

9. Киров М.Ю. Современные аспекты мониторинга гемодинамики в отделении анестезиологии и интенсивной терапии // Интенсивная терапия. 2005. № 3. С.155-164.

10. Schmidt R. F., Thews G. Human Physiology. M.: Мир, 1996. Том 2. 641 с.

11. Инструментальные методы исследования в кардиологии / Под ред. И.Г. Сидоренко. Минск, 1994. 272 с.

12. Матвейков Г.П., Пшоник С.С. Клиническая реография. Минск, 1976. 175 с.

13. Ройтберг Т.Е., Струтынский A.B. Лабораторная и инструментальная диагностика заболеваний внутренних органов. М.: Бином-пресс, 1999. 622 с.

14. Струтынский A.B. Эхокардиограмма: анализ и интерпретация. М.: МЕДпресс-Информ, 2009. 208 с.

15. Морозов A.A., Светашев М.Г. Технические аспекты создания реокардиомониторных систем // Новые информационные технологии в медицине и экологии: Тез. докл. III Межд. конф. Ялта-Гурзуф, 1997. С. 88-89.

16. Волков Е. А. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., испр. М.: Наука, 1987. 248 с.

17. Зубенко В.Г., Кухарь Ю.И., Щукин С.И. Новая реокардиографическая электродная система: разработка, перспективы и сравнительный анализ // Новые информационные технологии в медицине и экологии: Труды IV Межд. конф. Ялта-Гурзуф, 1998. С. 63-68.

18. Морозов A.A., Светашев М.Г., Баринов И.Н. Анализ влияния кабеля пациента на точность импедансных измерений // Новые информационные технологии в медицине и экологии: Труды IV Межд. конф. Ялта-Гурзуф, 1998. С. 307-309.

19. Непрерывная амплитудно-фазочастотная цифровая коррекция аппаратных искажений реографического сигнала в режиме ON-LINE / K.P. Беляев и др. // Новые информационные технологии в медицине и экологии: Труды IV Межд.конф. Ялта-Гурзуф, 1998. С. 329-332.

20. Сергеев И.К. Биотехническая система импедансного мониторинга параметров центральной гемодинамики: Дисс. . канд. техн. наук. Москва, 2004. 182 с.

21. Цветков А.А. Исследование биоимпедансного метода и разработка аппаратуры для измерения региональных объёмов жидкости и крови у человека: Дисс. канд. техн. наук. Москва, 1985. 210 с.

22. Зубенко В.Г., Мерлеев А.А., Щукин С.И. Точность реографических измерений. М: МГТУ, 1999. 10 с.

23. Особенности импедансного картирования передней стенки правого желудочка сердца / А.В. Кобелев и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2008. № 10. С. 4 13.

24. Новые аспекты прекордиальной реографии / О.В. Рутковский и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003. № 9. С. 44 51.

25. The Biomedical Engineering HandBook, Second Edition / Ed. by J.D. Bronzino. Boca Raton: CRC Press LLC, 2000. Volume 1. 1656 p.

26. Grossman W. Cardiac hypertrophy: useful adaptation or pathologic process? // Am J Med. 1980. № 69. P. 576-584.

27. Grossman W., Jones D., McLaurin L.P. Wall stress and patterns of hypertrophy in the human left ventricle // J Clin Invest. 1975. №56. P. 56-64.

28. Сафонова JI.П., Щукин С.И. Разработка и исследование информативности нового метода импедансного прекардиального картирования. // Технологии живых систем. 2005. Т.2, № 6, С. 46-53.

29. Patterson R.P., Yang F. Modelling the measurement of thoracic tissue impedance layers with local electrode arrays // IFMBE Proceedings. Graz (Austria), 2007. Vol. 17. P.16-19.

30. Sensitivity of the tetrapolar lead configurations on the impedance changes of the lungs / J. Vaisanen et al. // IFMBE Proceedings. Graz (Austria), 2007. Vol. 17. P. 48-51.

31. Gordon R., Vaisanen J., Hyttinen J. Intra-Cardiac Bioimpedance Field Variability with Breathing // IFMBE Proceedings. Graz (Austria), 2007. Vol. 17. P. 20-23.

32. Patent 5,685,316 (US). Non-invasive monitoring of hemodynamic parameters using impedance cardiography. Printed. 10.11.1997.

33. Тихонов A.H., Самарский А.А. Уравнения математической физики. M.: Высшая школа, 1994. 467 с.

34. Якубовский Ю.В., Ренард И.В. Электроразведка. М.: Недра, 1991. 358с.

35. Федунец Н.И., Черников Ю.Г. Методы оптимизации. М.: Горное образование, 2009. 375 с.

36. Samsung Medison. Атлас эхограмм. URL: http://www.medison.ru/uzi/. Дата обращения. 18.10.2012.

37. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М., 1981. 5 изд. 572 с.

38. Пеккер Я.С., Бразовскин К.С. Электроимпедансная томография. Томск.: НТЛ, 2004. 192 с.

39. Malmivuo J., Plonsey R. Biomagnetism. New York: Oxford Press, 1995. 512 p.

40. Беляев K.P. Биотехническая система для диагностики и биосинхронизированной электромагнитной терапии сердечно-сосудистой системы: Дисс. . канд. техн. наук. Москва, 1996. 192 с.

41. Беляев К. Р., Морозов А. А. Коррекция фазовых искажений и обработка биомедицинских сигналов // Вестник МГТУ. Приборостроение. 1993. №4. С. 40-54.

42. Hill D.W., Thompson F.D. The effect of haematocrit on the resistivity of human blood at 37°C and 100 kHz // Medical and Biological Engineering and Computing. 1975. Vol. 2. P. 182-186.

43. Фатенков B.H. Новый взгляд на биомеханику сердца // Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2009. №5. С.65-71.

44. Кирпиченко Ю.Е., Тимохин Д.П., Щукин С.И. Исследование особенностей и точности определения параметров деятельности сердца на основе технологии импедансного картирования // Биомедицинская радиоэлектроника. 2011. № 10. С. 23-27.

45. Митрофанова Л.Б., Аминева Х.К. Макроскопический и органометрический анализ сердца в патологии (часть 1). URL: http://www.forens-med.ru/book.php7id-395. Дата обращения. 18.10.2012.

46. Особенности моделирования биотканей прекардиальной области при оценке параметров центральной гемодинамики / С.И. Щукин и др. // Биомедицинская радиоэлектроника. 2009. № 10. С. 4-10.

47. Ронкин М.А., Иванов Л.Б. Реография в клинической практике. М.: МБН, 1997. 403 с.

48. Гуревич М.И. Фесенко Л.Д., Филиппов М.М. Импедансная реоплетизмография. Киев: Наукова думка, 1982. 186 с.

49. Кедров A.A. Реокардиография. М.: БМЭ, 1962. 428 с.

50. Импедансная прекардиальная реокардиография / В.Г. Зубенко и др. // Биомедицинская радиоэлектроника. 2001. №10. С.40-45.

51. Зубенко В.Г., Стрелков В.Б. Методические аспекты регистрации прекардиальной реокардиограммы // Медико-технические технологии настраже здоровья: Сб. докладов Межд. научно-техн. конф. Москва, 2002. С. 1517.

52. Бейтуганов Б.А., Эльбаева А.Д. Неинвазивный метод исследования показателей гемодинамики у больных инфарктом миокарда // Фундаментальные исследования. 2004. № 6. С. 44-45.

53. Транспульмональная термодилюция и волюметрический мониторинг в отделении анестезиологии, реанимации и интенсивной терапии. Методические рекомендации / М.Ю. Киров и др.. Архангельск: СГМУ, 2004. 24 с.

54. Development and evaluation of an impedance cardiac output system / W.G. Kubichek et al. // Aerospace Med. 1966. Vol. 37. P. 1208-1212.

55. Nyboer J. Electrical impedance plethysmography. Illinois: Charls C. Thomas Springfield, 1959. 344 p.

56. Sramek B. Cardiac output by electrical impedance // Medical electronics. 1982. Vol. 4. P. 93-97.

57. Two-dimensional electrical impedance scanning of thorax cancer / D. Mazourov et al. // 2st EPSRC Engineering Network meeting. London, 2000. P. 911.

58. Determination of left ventricular volumes by Simpson's rule in infants and children with congenital heart disease / T. Ino et al. // American Heart Journal. 1989. Vol. 61. P. 182-185.

59. Malbrain M., De Potter Т., Deeren D. Cost-effectiveness of minimally invasive hemodynamic monitoring // Yearbook of Intensive Care and Emergency Medicine. Berlin-Heidelberg-New York: Springer-Verlag, 2005. P. 603-631.

60. Торстен Б. Меллер, Райф Э. Норма при КТ- и МРТ-исследованиях. М.: МЕДпресс-информ, 2009. 256 с.

61. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1999. 460 с.

62. Основы цифровой обработки сигналов / А. И. Солонина и др. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 768 с.

63. Елисеев Е.В. Сравнительная характеристика изменений фазовой структуры сердечного цикла при статической физической нагрузке // Проблемы и перспективы здравостроения: Сб. науч. работ. Челябинск, 2000. Вып. 2. С. 178-184.

64. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем / P.M. Баевский и др. // Вестник аритмологии. 2002. № 24. С. 65-67.

65. Parametric EIT for monitoring cardiac stroke volume / S. Zlochiver et al. // Physiological Measurement. 2006. № 27. P. 139-146.

66. Горнаков С.Г. DirectX 9: Уроки программирования на С++. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 400 с.

67. Крахмалова Е.О., Метод выявления нарушений кинетики правого желудочка сердца при тромбоэмболии легочной артерии. // Украинский кардиологический журнал. 2004. № 6. С. 65-68.

68. Вопросы точности определения параметров деятельности сердца на основе технологии векторной реокардиографии / С.И. Щукин и др. // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. № 10. С. 4-7.

69. Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы / Под ред. Т.С. Виноградовой. М.: Медицина, 1986. 416с.

70. A new electric method for non-invasive continuous monitoring of stroke volume and ventricular volume-time curves / К. K. Maurits et al. URL: http ://www.biomedical-engineering-online. com/content/11/1/51/ abstract. Дата обращения. 11.10.2012.

71. Бодин O.H. Системы неинвазивного контроля состояния сердца: Автореферат дисс. . докт. техн. наук. Пенза, 2008. 35 с.

72. Electrical impedance tomography: New diagnostic possibilities using regional time constant maps / R. Pikkemaat et al. // Applied Cardiopulmonary Pathophysiology. 2012. № 16. P. 212-225.

73. Настоящим подтверждаю, что результаты диссертационной работы Кирпиченко Ю.Е. используются в научных исследованиях НИИ «Биомедицинская техника», связанных с разработкой средств и методов неинвазивного мониторинга биомеханических параметров сердца.

74. Настоящим подтверждаю, что результаты диссертационной работы Кирпиченко Ю.Е. используются в научных исследованиях НИИ «Биомедицинская техника», связанных с разработкой средств и методов неннвазивного мониторинга биомеханических параметров сердца.

75. Лечебно-диагностические системы и комплексы» д.тлт., с.н.с. Парашин В.Б.'