Диссертация (1025086), страница 8
Текст из файла (страница 8)
мягкой ткани и крови соответственно.Рисунок. 3.11. Зависимость изменения импеданса dz от взаимногорасположения электродной системы при изменении глубины залегания вены,y – смешение электродной системы, h – глубина залеганияМинимальное значение импеданса соответствует расположению вены вточке измерения - в центре расстояния между потенциальными электродами.Этот минимум постепенно уменьшается по мере смещения электроднойсистемы относительно центра вены. Следовательно, чем больше глубиназалегания вены, тем меньше чувствительности.На соответствующих графиках при глубине залегания вены примерно до 3мм отчетливо проявляется эффект инверсии знака приращения импеданса прирасположении вены между смежными токовым и потенциальным электродами.Сутьинверсиизаключаетсявтом,чтоприприменениичетырехэлектродной системы измеряется не классическое сопротивление средымежду двумя точками, а взаимное сопротивление при разнесенных токовых ипотенциальных электродах.
Естественно, что при применении биполярнойсистемы инверсия не наблюдается.69На глубинахобусловленныйзалеганиявены, превышающихрасположениемвеныh=6 мм, минимум,уменьшается,чтозатрудняетлокализацию вены с помощью данной электродной системы.Аналогичная зависимость, представленная на Рисунке. 3.12., отражаетчувствительность измеряемого значения изменения импеданса к изменениюудельного электрического сопротивление мягкой ткани. Расчеты выполненыдля возможного диапазона изменения удельного электрического сопротивлениемягкой ткани, который может варьироваться в интервале 3-6 Ом*м..Рисунок. 3.12.
Зависимость изменения импеданса dz от взаимногорасположения электродной системы при изменении удельного сопротивлениямягкой ткани. y – смешение электродной системыНа графиках видно, что при увеличении удельного сопротивления мягкойткани чувствительность измерения элекроимпеданса увеличивается.Этосвязанно с тем, что увеличение удельного сопротивления приводит кповышению электрического контраста, обусловленного разницей междуудельным сопротивлением кровью и удельным сопротивлением мягкой ткани.70Зависимость на Рисунке. 3.13 показывает чувствительность измененияимпеданса к изменению диаметра сосуда.
Увеличение диаметра вены приводитк значительному уменьшению измерения импеданса. Это связано с тем, чтоувеличение диаметра приводит к увеличению проводимой среды. В своюочередь наличие крови вносит большой вклад в уменьшение импеданса.Рисунок. 3.13. Зависимость изменения импеданса dz от взаимногорасположения электродной системы относительно вен диаметром от 2 до 5мм..y – смешение электродной системыГрафики, полученные на основе аналитического выражения, показываютзависимость изменения импеданса от расположения электродной системыотносительно вены для возможных глубин их залегания в мягких тканях ивозможных их диаметров. Графики являются симметричными относительноцентра электродной системы и показывают все возможные вариантырасположения вены относительно электродной системы.
Минимальномузначению импеданса на всех графиках соответствует расположение вены междуизмерительными электродами в центре электродной системы.71Основными преимуществами данной электродной системы ЭС являются:1) ЭС позволяет провести измерение продольно по нескольким каналам,что дает возможность построить картину сосуда относительно всех каналовизмерения.2) Все каналы являются симметричными и обладают таким жекоэффициентом электродной системы, то есть расстояния между токовыми ипотенциальными электродами.3) Даная ЭС позволяет напрямую по значению базового импедансаопределить место расположения сосуда без необходимости в пересчетазначения импеданса в кажущееся сопротивление.4) Электроды не являются совмещенными, поэтому можно исключитьпогрешность из- за наличия взаимовлияния каналов в измерительной системе.Однако нельзя предполагать, что область исследования, охватываемаяэлектродной системой, является однородной.
Таким образом, гетерогенностьсреды, обусловленная вариабельностью удельного сопротивления мягкихтканей, будет вносить большой вклад в измерение импеданса, что, в своюочередь, будет уменьшать чувствительность данной электродной системы квенам, находящимся на глубине более 6 мм. в мягкой ткани.На основе результатов исследований, сделан вывод о режиме измерений вдиапазоне глубин до 6 мм.для пациентов сзначениями удельногосопротивления мягкой ткани 3 Ом*м, и диаметром вены 2 мм. Кроме тогоустановлено, что увеличение диаметра вены до 5 мм, или удельногосопротивления мягкой ткани до 5 Ом*м, приводит к увеличению эффективногодиапазона глубины измерения импеданса до 9 мм.3.3.
Разработка макета электродных систем измерения электрическогоимпедансаМобильность системы для электроимпедансного метода локализациипериферических венозных сосудов зависит от применяемых электродов,72обеспечивающих хорошее качество сигнала при самых разнообразныхусловиях и способность сохранить свои характеристики в течение всейпроцедуры.
С учетом этих требований были разработаны электродные системына жесткой основе.На Рисунке. 3.14 представлен макет первой электродной системы сзолотыми электродами GRASS F-E6GH48. Токовые электроды с диаметром 6мм расположены на расстоянии 25 мм. Измерение электроимпедансапроводится через три потенциальных канала, установленных между токовымиэлектродами и имеющих расстояние между собой 4 мм и диаметр 1,5 мм.Рисунок.
3.14. Макет первой электродной системы1 – токовые электроды, 2- потенциальные электроды, 3 – кабельная системаДляразработкивторойэлектроднойсистемыбылипримененыполусферические электроды из нержавеющей стали диаметром 3,5 мм.На Рисунке. 3.15 представлен макет электродной системы, в которойвнешние электроды являются токовыми и расположены на расстоянии 21 мм, авнутренние потенциальные и расположены на расстоянии 7 мм. Даннаяэлектродная система позволяет одновременно записывать три канала впродольном направлении.
Взаимное расположение каналов в электроднойсистеме должно быть таким, чтобы были рассмотрены возможные вариантырасположения вены относительно электродной системы.73Рисунок. 3.15. Макет второй электродной системы1 – токовые электроды, 2- потенциальные электроды, 3 – кабельная системаИзмеренные значения базового импеданса могут содержать значительныепогрешности, связанные с параметрамикабельной системы пациента.Результаты исследований этого вопроса подробно рассмотрены в работе [65].Чтобы исключить взаимные емкости между токовыми и потенциальнымипроводниками в кабеле, было предложено разделение кабеля на две пары(верхние-токовый 1и потенциальный 1 и нижние-токовый 2 ипотенциальный 2 проводники, размещенные попарно в своих экранах иизоляционных трубках, как представлено на Рисунке 3.16.Рисунок 3.16.
Кабельная система регистрации значении импеданса1 –медный провод; 2 – внутренняя изоляционная трубка; 3-экранирующаяоплетка; 4-внешняя изоляционная трубка:5-бандажное кольцо743.4. Влияние точности задания геометрических параметров электродныхсистем на значение импедансаПри расчете приемлемых параметров электродных систем использоваласьматематическая модель, в которой токовые и потенциальные электродыявляются точечными.Метод КС для локализации вен, который был представлен в разделе 2.3,зависит от точности задания геометрических параметров электродных систем.Для второй разработанной электродной системы эта погрешность неимеет большой вклад, поскольку можно оценить место расположения сосуда поизмеряемым значениям базового импеданса без пересчёта в значение КС.Для оценки влияния точности геометрических параметров первойэлектродной системы был приведен расчет различия значений КС приизменении расстояния между токовыми и потенциальными электродами.Поскольку расположение измерительных каналов в электродной системеявляется симметричным относительно центра электродной системы и токовыеэлектроды являются общими для всех каналов измерения, то погрешности,связанные с точностью задания параметров электродной системы вносят свойвклад по всем каналам измерения.
На рисунке 3.17-3.18 показаны изменениязначенийКСприпогрешностиэлектродной системы до 0,1мм.заданиягеометрическихпараметров75Рис. 3.17. Различия значений кажущегося удельного сопротивления дляизменения расстояния между токовыми электродами на 0,1 мРис. 3.18. Различия значений кажущегося удельного сопротивления дляизменения расстояния между измерительными электродами на 0,1 ммИз проведенных исследований было получено, что при пересчетедействительныхзначенийКСпопредполагаемымгеометрическимхарактеристикам электродной системы получаем изменение значения КС до0,01 ом*м.
При этом следует отметить, что погрешность пересчета значения КС76связана в большой степени с точностью задания геометрических параметровтоковых электродов.Для оценки точности задания геометрических параметров разработаннойэлектродной системы были проведены эксперименты на лабораторном стенде.Лабораторный стенд состоит из однородной среды с известным удельнымсопротивлением. В качестве однородной среды использовались изотоническийраствор (Nacl) и желатин. Удельное электрическое сопротивление раствораNaCl составляет 0,7 Ом*м.Рассматривались три варианта соединения потенциальных электродов,представленные на Рисунке.
3.19. Первый вариант представляет собой трехканальнуюэлектроднуюсистему,прикоторомрасстояниемеждупотенциальными электродами составляет 4 мм. Во втором варианте соединениярасстояние между потенциальными электродами – 8 мм., а в третьем – 12 мм.Рисунок. 3.19. Варианты соединения потенциальных электродов при измеренииимпедансаЗначения базового импеданса регистрировались путем установки системыэлектродов на поверхность стенда. По результатам проведенных измеренийзначенийбазовогоимпедансаполученыисследований представлены в Таблицах 6 и 7.значенияКС,Результаты77Таблица 6.Результаты измерений базового импеданса Z, проведенных на изотоническийраствор (Nacl)ИК ,Z базовый,ОмОм* мZ базовый ,, ОмОм* мA ,Z базовый,ОмBОм*мC16.670.5711.630.5825.110.6111.460.5736.480.5518.600.59Таблица 7.Результаты измерений базового импеданса Z, проведенных на желатинеИКZ базовый,Ом ,Ом*м ,Z базовый,ОмAZ базовый,ОмОм*мB130.862.63751.342.559220.532.45551.612.572330.732.626,Ом*мC82.422.595Результаты проведенных измерений базового импеданса на желатине иизотоническом растворе показали что, точность данной электродной системыприпересчетедействительныхзначенийКСпопредполагаемымгеометрическим характеристикам электродной системы составляет 0,1 Ом*м.Данная точность является существенным недостатком данной электродной78системы, так как желаемая точность для локализации периферическихвенозных сосудов по значениям КС для вен диаметра до 2 мм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
