Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Կենսահյուսվածքների հիդրատացման էլեկտրամետրիկական չափման սարքի մշակումը և հետազոտումը

Դեղոյան, Անուշ Սեյրանի (2017) Կենսահյուսվածքների հիդրատացման էլեկտրամետրիկական չափման սարքի մշակումը և հետազոտումը. PhD thesis, Հայաստանի ազգային պոլիտեխնիկական համալսարան .

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (19Mb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial.

    Download (716Kb) | Preview

      Abstract

      Ներբջջային հիդրատացման աստիճանը հանդիսանում է օրգանիզմի ֆունկցիոնալ վիճակի գնահատման զգայուն չափանիշ, հետևաբար նրա ճշգրիտ որոշումը ոչ արյունալի մեթոդներով հանդիսանում է ժամանակակից բժշկական սարքաշինության հրատապ խնդիրներից մեկը: Հիդրատացման աստիճանի փոփոխությունները ավելի ցայտուն կերպով են արտահայտվում օրգանիզմի գրգռվող հյուսվածքներում՝ կենտրոնական նյարդային համակարգում և մկաններում: Կլինիկայում ախտորոշիչ նպատակներով կենսահյուսվածքի (ԿՀ) հիդ-րատացման աստիճանի փոփոխությունները գնահատվում են մագնիսա-ռեզոնանսային տոմագրաֆիայի, էլեկտրաիմպեդանսասկոպիայի, կոնդուկտա-մետրիայի, ռեոգրաֆիայի, էլեկտրապլետիզմագրաֆիայի մեթոդներով: Այս մեթոդները թանկ են և ամենօրյա օգտագործման համար ոչ կիրառելի: Ներկայումս լայն կիրառություն են ստացել ԿՀ-ի էլեկտրական պարամետրերի չափիչ սարքերը, որոնք օգտագործվում են օրգանիզմի վրա վնասակար գործոնների ազդեցությունները գնահատելու համար: Հայտնի սարքերով գնահատվում է ԿՀ-ի ընդհանուր էլեկտրահաղորդականությունը, սակայն վերջինիս ակտիվ և ունակային բաղադրիչների՝ իրարիցանկախ չափումներն ավելի տեղեկատվական են օրգանիզմի ֆունկցիոնալ վիճակի գնահատման համար: Մարմնի ընդհանուր հիդրատացման աստիճանի չափումը, որը իրենից ներկայացնում է գումարային ներբջջային և արտաբջջային հեղուկների քանակների գնահատումը, չի կարող ճշգրիտ արտացոլել օրգանիզմի ֆունկցիոնալ վիճակը, քանի որ օրգանիզմի էլեկտրական պարամետրերը փոփոխվում են՝ կախված տարբեր օրգանների աշխատանքի ինտենսիվությունից, սրտի աշխատանքի, շնչառության, մարսողության գործընթացների արագությունից: Ուստի միայն ներբջջային ջրի պարունակությունը կարող է ծառայել օրգանիզմի ֆունկցիոնալ վիճակի գնահատման հավաստի չափորոշիչ: Գոյություն ունեցող էլեկտրահաղորդականության չափիչ սարքերի չափման հաճախային տիրույթները հնարավորություն չեն ընձեռում ճշգրիտ գնահատել ներբջջային ջրի քանակը, քանի որ նրանցով չափումները կատարվում են բարձր հաճախությունների (10 կՀց-ից 100 ՄՀց) և համեմատաբար մեծ հոսանքների (I>10-6 Ա) դեպքում, որը առաջացնում է հյուսվածքների գրգռում և հիդրատացման աստիճանի փոփոխություն: Այսպիսով ներբջջային ջրի պարունակության գնահատումը էլեկտրահաղորդականության բաղադրիչներով հանդիսանում է արդիական խնդիր օրգանիզմի ֆունկցիոնալ վիճակի որոշման համար: Էլեկտրա-հաղորդականության չափիչ սարքի մշակումը կարող է իր լայն կիրառությունը ունենալ առողջապահության, անասնաբուժության, սպորտի և դաշտային պայմաններում մարդկանց առողջության վերահսկման բնագավառներում: Общепринято, что степень внутриклеточной гидратации является чувствительным параметром для оценки функционального состояния организма, следовательно, ее точное определение не кровавыми методами является одним из актуальных проблем современного медицинского приборостроения. Изменения степени гидратации более ярко выражаются в возбудимых тканях организма- в центральной нервной системе и в мускулах. Измерение степени общей гидратации тела, путем определения суммарного количества внутриклеточного и внеклеточного жидкостей, не может точно отобразить функциональное состояние организма. Частотные диапазоны существующих измерительных приборов электропроводности не позволяют точно оценить количество внутриклеточной воды, поскольку измерения осуществляются при высоких частотах (10 КГц-100 МГц) и сравнительно больших токах - I>10-6 A, что вызывает возбуждение тканей, а также изменяет степень гидратации. С учетом этих недостатков, возникла необходимость создания устройства измерения электропроводности для оценки внутриклеточного содержания воды, которое позволит производить измерения в диапазоне низких частот при специально выбранных, 100 кратно отличающихся друг от друга частотах и при токе образца ниже 10-6А, обеспечивающее определение функционального состояния организма. В диссертационной работе представлена разработка прибора для измерения активной и реактивной составляющих полной электропроводности биотканей. Устройство содержит первое и второе клеммы, стабилизированный источник синусоидального напряжения, формирователь синусоидального напряжения с прямоугольным противофазным выходами, токоизмерительный прецизионный резистор, усилитель напряжения переменного тока, синхронный фильтр-детектор, фильтр низких частот и регистр. В устройстве введены также делитель напряжения, повторитель напряжения, фазовращатель на 900, Такое соединение узлов повышает точность измерения активной и реактивной составляющих полной электропроводности биотканей в микромощностном режиме и повышает помехоустойчивость во время измерения. Прибор был апробирован на разных группах крыс, которые были подвергнуты воздействию химических (инъекция физиологического раствора, маннита, дистиллированной воды, различных доз уабаина и кетамина), и физических факторов (статическое магнитное поле и микроволны). Прибор также был применен на группах животных, которые были умерщвлены разными способами (задушены, утоплены, заморожены и обезглавлены). Были исследованы также группы животных, трупы которых находились в разных средах (сухой и влажной). Результаты экспериментов показали, что существует корреляция между гидратацией и полной электропроводностью биотканей. Изменение гидратации тканей, как при высоких (1500 Гц), так и при низких (15 Гц) частотах особенно четко видно при рассмотрении показателей реактивной составляющей электропроводности. Исследования показали также, что с помощью данного прибора можно определить метод умерщвления животного и ту среду, в которой находился труп. Прибор может быть применен в лабораториях с научно-исследовательской целью, в клинике – для диагностирования и контроля личного здоровья, в судебной медицине – с целью экспертизы. The variation of intracellular hydration is a sensitive parameter for determining the functional state of organism. Thus, its determination with non-invasive methods is an important problem for medical engineering. The variations of hydration are more vividly expressed in excitable tissues of organism, e.g. in nervous system and muscle tissues. The detection of the total hydration level of the organism, which supposes the estimation of the sum of intra and extracellular water content, cannot precisely reflect the functional state of the organism. The frequency ranges of the existing conductivity measurement devices do not allow to accurately estimate the intracellular water content as the measurement conducted by them are carried out at high frequencies (10 kHz to 100 MHz) and at relatively high currents I> 10-6 A, which causes tissue excitation and hydration changes. Taking into consideration the aforementioned disadvantages there was a need to elaborate a conductivity measurement device for estimation of intracellular water content, which will allow to make measurements at low frequency ranges using frequencies with the difference of 100 times and with 10-6 A sample current in order to determine the functional state of organism. Thus, the estimation of intracellular water content by the conductivity components is a frontier problem to be solved for determining the functional state of organism. The dissertation is aimed at developing a devicefor the measurement of the active and reactive components of complete conductivity of tissue. The device contains thefirst and the second clamps, a stabilized source of sinusoidal voltage, the generatorof sinusoidal voltage with rectangular antiphase outputs, a precision resistor for power measurement,a voltage amplifier of alternating current, the synchronous detector with synchronous filter, the low frequency filter and the register. The device also comprises a voltage divider, a voltage repeater, 90degree phase shifter. Such a connectionofnodesenhances the accuracy of the measurement of the active and reactive components of complete conductivity of biotissues in micropower regimes and promotes the level of interference immunity during measurement. The hydration of biotissues is due to the changes of cell volume (as a result of dysfunction ofcell metabolism). The device was tested on different groups of rats, which were exposed to chemical (injection of physiologicalsolution, mannite,distilled water, different doses of ouabain and ketamine)and physical factors (static magneticfieldandmicrowaves). The devicewas also tested on the groupsof animals, which were killed in different ways (strangled, drowned, frozen and beheaded). The groups of animals, the corpses of which were kept in different mediums (dry, wet) were also investigated. The data obtained from the experiments indicate that there is a close correlation between the changes of tissue hydration and completetissue conductivity. The changes in tissue hydration at high (1500 Hz) and low (15 Hz) frequencies are especially easily noticeable, when considering the results of the reactive component of conductivity. The studies have shown that it is possible to detect the methods that were used for killing the animals and the environment in which their corpses were buried by means of this device. The device may be used in the laboratory for research purposes, in clinics for diagnosis and personal health control, in forensic medicine for expertise.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Разработка и исследование прибора для электрометрического измерения гидратации биотканей. The development and investigation of an electrometric measurement device for determination of biotissue hydration.
      Uncontrolled Keywords: Дегоян Ануш Сейрановна, Degoyan Anush
      Subjects: Electrical and Power Engineering
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 20 Mar 2018 16:26
      Last Modified: 28 Mar 2018 13:02
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/6898

      Actions (login required)

      View Item