Измерение импеданса сегментов тела.
Для измерения импеданса определённого сегмента тела токовые и измерительные электроды необходимо расположить подходящим образом. Рассмотрим упрощённую эквивалентную схему тела человека (рис 2.5). введём обозначения: E – голова, R – правая рука, L – левая рука,F – левая нога, N – правая нога, T – туловище. Измерение, при котором источник тока подключают к левой и правой рукам, а напряжение измеряют между левой рукой и правой ногой, сокращённо записывают как LR/LF. Измеряемое напряжение в данном случае пропорционально модулю импеданса ZL , так как ток через ZT и ZF не протекает. Этот же импеданс можно определить при измерениях других комбинаций условных обозначений. Аналогично можно подобать варианты измерения импедансов других сегментов. Полисегментный биоимпедансный анализ основан на поочерёдном подключении генератора тока и измерителя напряжения к разным парам электродов с целью последовательного измерения импедансов всех сегментов тела.
В реальности разные варианты измерения импеданса одного и того же сегмента дают разные результаты. Это обуславливается тем, что тело человека и его сегменты – это трёхмерные объекты, и чтобы понять,
Рис 2.5. Электрическое поле при протекании тока вдоль (а) и поперёк (б) объекта
импеданс какой части тела измеряется, необходимо анализировать протекание тока в этих объектах.
На рис.2.5,а видно, что измеряемый импеданс равен импедансу объекта между измерительными электродами только при условии, что эти электроды расположены достаточно далеко от токовых электродов. При недостаточном удалении будет измеряться напряжение между сильно искривлёнными эквипотенциальными поверхностями, так что границы сегмента оказываются определёнными с большой погрешностью.
На рис.2.5,б показано расположение электродов на противоположных сторонах объекта. При удалении измерительных электродов 3 и 4 от токовых электродов 1и 2 измеряется сопротивление всё более глубоких областей. Наложив на поверхность тела большое количество электродов, и поочерёдно используя разные их пары в качестве токовых и измерительных электродов, можно получить информацию о сопротивлении участков тела, лежащих на разной глубине от поверхности, и в результате распределение удельного сопротивления по объёму.
Рассмотрим основные схемы измерений, применяемые при анализе состава тела (рис.2.6). исторически первой была схема А.Томассета (рис.2.6,а), измерение по которой записывается как LN/LN. В измеряемую область входят рука, значительная часть туловища и нога, так что схема
Рис2.6. Схемы измерений, используемые в известный методиках импедансного анализа: А. Томассета (а), стандартная (б), по М.И.Тищенко (в),в приборах фирм Оmron (г) и Taita (д), 8-электродная (е),
12-электродная (ж), 10-электродная (з)
позволяет получить интегральную оценку состава тела. Наиболее широко применяемой является схема по рис. 2.6,б, реализующая измерение RN/RN ещё один вариант схемы для интегральной оценки – по М. И. Тищенко (1917) – показан на рис.2.6,в. Эта схема обеспечивает лучший учёт импеданса туловища, чем предыдущие две, но требует вдвое больше электродов.
Следующие две схемы применяются в приборах японских фирм Omron(рис.2.6,г) и Tanita ( рис.2.6,д). выполняемые в них измерения, соответственно, RL/RL и FN/FN позволяют оценить состав верхней и нижней частей тела. Эти оценки с применением эмпирических соотношений затем экстраполируются на всё тело.
В последние годы всё шире применяются полисегментные схемы измерений. Наиболее известная из них, 8-электродна схема, представленная на рис.2.6,е. при расположении электродов на всех конечностях возможны разные наборы измерений, дающие импедансы всех сегментов.
Развитием 8-электродной схемы является 12-электродная схема( рис.2.6,ж), в котором дополнительные потенциальные электроды накалываются на локти и колени, что даёт возможность измерять отдельно импедансы дистальных и проксимальных сегментов конечностей.
Схема на рис.2.13,з создаётся возможность измерения импеданса шеи и головы. В схеме по рис.2.6,з также возможно применение дополнительных измерительных электродов в областях локтей и колен для раздельного измерения частей конечностей. Дополнительный измерительный электрод в области мечевидного отростка даёт возможность измерять импеданы верхней и нижней части туловища. Возможны и другие положения электродов.