Метод и система мониторинга вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.17, кандидат наук Кучер, Артем Игоревич

• Кучер, Артем Игоревич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Кучер, Артем Игоревич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ МОНИТОРИНГА ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ЛЕГКИХ

1.1 Необходимость мониторинга вентиляционной функции лёгких

1.2 Особенности физиологии процесса дыхания

1.3 Обзор методов регистрации показателей вентиляционной функции легких человека

1.3.1 Спирометрия, спирография, пневмотахография

1.3.2 Бронхоспирометрия

1.3.3 Импедансная реоплетизмография и спирометрия

1.3.4 Электроимпедансная томография лёгких

1.4 Обзор методов регистрации региональной вентиляции легких человека

1.4.1 Вентиляционная сцинтиграфия

1.4.2 Функциональная электроимпедансная томография

1.4 Выводы к первой главе

1.5 Постановка целей и задач исследования

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДА МОНИТОРИНГА ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ЛЕГКИХ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ

2.1 Алгоритм метода мониторинга вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

2.2 Численное моделирование влияния вентиляции лёгких человека на результат мониторинга поля изменения проводимости грудной полости

методом электроимпедансной томографии

2.2.1 Разработка математической модели грудной полости человека для исследования влияния вентиляции лёгких человека на результат мониторинга поля изменения проводимости грудной полости методом электроимпедансной томографии

2.2.2 Разработка алгоритма моделирования для исследования влияния вентиляции лёгких человека на результат мониторинга поля изменения проводимости грудной полости методом электроимпедансной томографии

2.3 Разработка и исследование методики определения интегральной вентиляционной функции легких на основе результатов электроимпедансной томографии

2.4 Разработка и исследование методики оценки регионарной вентиляции легких на основе результатов электроимпедансной томографии

2.5 Численное исследование разработанного метода мониторинга вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

2.6 Выводы по второй главе

3 АППАРАТНО-ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ЛЕГКИХ ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ

3.1 Разработка аппаратной части системы мониторинга вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

3.1.1 Структурная схема аппаратной части системы мониторинга вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

3.1.2 Функциональная схема аппаратной части системы мониторинга вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

3.1.3 Принципиальная схема аппаратной части системы мониторинга вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

3.1.4 Внешний вид и технические характеристики аппаратной части системы мониторинга вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

3.1.5 Разработка и изготовление пояса электродов

3.2 Разработка программной части системы мониторинга и оценки вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

3.2.1 Графический интерфейс системы мониторинга и оценки вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

3.2.2 Модуль инициализации программной части системы мониторинга и оценки вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

3.2.3 Модуль получения данных для электроимпедансной томографии

3.2.4 Реконструкция и визуализация поля изменения проводимости грудной полости

3.2.5 Модуль оценки вентиляционной функции легких человека

3.2.6 Модуль оценки регионарной вентиляции легких человека

3.2.7 Модуль взаимодействия с базой паицентов

3.3 Исследование системы мониторинга вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии

3.3.1 Экспериментальные исследования источника тока

3.3.2 Оценка чувствительности измерительного канала

3.5 Выводы по третьей главе

4 ЭКСПЕРИМЕТНАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ В КЛИНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ МЕТОДА И СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ЛЕГКИХ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ

4.1 Этап №1 экспериментальной апробации

4.1.1 Методика проведения испытания

4.1.2 Методика оценки результатов исследования вентиляционной функции легких человека

4.1.3 Результаты исследований

4.1.4 Выводы по этапу №1

4.2 Этап №2 экспериментальной апробации

4.2.1 Методика проведения испытания

4.2.2 Методика оценки результатов исследования вентиляционной функции и регионарной вентиляции легких человека

4.2.3 Результаты исследования ВФ и РВ легких

4.2.4 Выводы по этапу №2

4.3 Этап №3 экспериментальной апробации

4.3.1 Методика проведения испытания

4.3.2 Методика оценки результатов исследования ВФ легких

4.3.3 Результаты исследования ВФ легких

4.3.4 Выводы по этапу №3

4.4 Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Акты внедрения

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Результаты исследований методом спирометрии

ПРИЛОЖЕНИЕ В Пример результатов оценки интегрального изменения проводимости грудной полости

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Пример визуализации результатов расчета регионарной вентиляции и коэффициентов регионарной вентиляции

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Патент

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод и система мониторинга вентиляционной функции легких человека на основе электроимпедансной томографии»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

Согласно статистике Минздрава России, самые распространенные заболевания взрослого населения связаны с болезнями органов дыхания (БОД). По последним данным, опубликованным Всемирной Организацией Здравоохранения, из 56,4 млн. случаев смерти во всем мире в 2015 г. 9,5 млн. (16,8%) были вызваны БОД, что делает их одной из ведущих причин смерти в мире.

При выявлении и лечении БОД прибегают к функциональной диагностике и исследованию структуры легких с применением методов медицинской визуализации.

Широко используемым методом функциональной диагностики легких является спирометрия, позволяющая на основании регистрации изменения легочных объемов определить различные параметры вентиляционной функции (ВФ) легких. Однако спирометрия позволяет оценить интегральную ВФ легких без возможности выявить особенности регионарной вентиляции (РВ) легких. Кроме того, использование прямых методов контроля параметров дыхания невозможно при длительном мониторинге из-за развивающегося чувства дискомфорта, вызванного влиянием средств измерения на функционирование дыхательной системы человека.

Наиболее распространенными методами медицинской визуализации при исследовании структуры легких являются рентгенологические методы (флюорография, рентгенография, рентгеновская компьютерная томография), которые получили широкое распространение при диспансеризации, а также при мониторинге процесса восстановления тканей легких после хирургического вмешательства. Однако данные методы связаны с воздействием ионизирующего излучения на пациента и медицинский персонал и не позволяют реализовать оперативный мониторинг. Методы магнитно-резонансной томографии и ультразвуковой визуализации не

получили широкого распространения при исследованиях структуры легких. Для реализации методов медицинской виуализации требуются сложные массивные аппараты, что делает невозможным прикроватный мониторинг.

Оценка ВФ легких является одним из важных информативных показателей функционирования респираторной системы человека. Оценка ВФ легких позволяет выявлять обструктивные, рестриктивные и смешанные вентиляционные нарушения легких, в том числе на ранних стадиях.

Таким образом, актуальной научно-технической задачей является разработка новых методов и систем мониторинга ВФ легких человека, обеспечивающих: оперативный мониторинг; помехоустойчивость; отсутствие ионизирующих излучений; возможность неинвазивной количественной и визуальной оценки ВФ легких человека; возможность оценки регионарной вентиляции легких человека и мобильность аппаратных средств.

Объектом исследования является система мониторинга вентиляционной функции легких человека.

Предметом исследования являются методы и алгоритмы определения вентиляционной функции и регионарной вентиляции легких человека.

Цель исследования: разработка и исследование метода и системы мониторинга вентиляционной функции легких человека, позволяющих оперативно получать количественную и визуальную информацию о вентиляционной (в том числе регионарной) функции легких человека.

Для достижения поставленной цели в рамках диссертационной работы необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать метод мониторинга вентиляционной функции легких человека, позволяющий оперативно получать количественную и визуальную информацию о вентиляционной (в том числе регионарной) функции легких человека, отличающийся повышенной помехоустойчивостью;

2. Разработать математическую модель грудной полости человека, позволяющую исследовать влияние вентиляции лёгких человека на результат мониторинга поля изменения проводимости грудной полости методом ЭИТ;

3. Разработать и исследовать методику оценки интегральной ВФ легких, позволяющую определить интегральную ВФ легких до реконструкции поля изменения проводимости грудной полости методом ЭИТ;

4. Разработать и исследовать методику оценки РВ легких на основании результатов мониторинга поля изменения проводимости грудной полости методом ЭИТ;

5. Разработать аппаратно-программную реализацию системы мониторинга ВФ легких человека, реализующую разработанный метод;

6. Провести экспериментальную апробацию в клинических условиях разработанных метода и системы мониторинга ВФ легких.

Научная новизна работы:

1. Разработан метод мониторинга вентиляционной функции легких человека, основанный на определении интегрального изменения проводимости легких методом электроимпедансной томографии, отличающийся учетом коэффициентов регионарной вентиляции, что позволяет повысить помехоустойчивость метода.

2. Разработана математическая модель грудной полости человека, позволяющая исследовать влияние вентиляции лёгких человека на результат мониторинга поля изменения проводимости грудной полости методом электроимпедансной томографии, отличающаяся учетом частотной зависимости параметров тканей грудной полости человека и возможностью исследования нарушений вентиляции левого и правого легкого.

3. Разработана методика оценки интегральной вентиляционной функции легких на основании результатов электроимпедансной томографии, отличающаяся тем, что оценка интегральной вентиляционной функции

легких производится до реконструкции поля изменения проводимости грудной полости на основании результатов измерения разностей потенциалов на поверхности грудной полости.

4. Разработана методика оценки регионарной вентиляции легких, заключающаяся в оценке распределения воздухонаполнения легких, основанная на расчете коэффициентов линейной регрессии между изменением проводимости каждого конечного элемента модели грудной полости и интегральной вентиляционной функцией легких человека.

Практическая ценность результатов работы заключается в аппаратно-программной реализации системы мониторинга ВФ легких на основе ЭИТ, реализующей разработанный метод. Система позволяет оперативно получать количественную и визуальную информацию о вентиляционной (в том числе регионарной) функции легких человека и может быть использована при скрининговых обследования пациентов, а так же при пред- и послеоперационном мониторинге состояния ВФ легких пациентов.

Апробация работы.

Основные положения и научные результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях и семинарах:

- международная конференция «Electrical, Electronics, Materials and Applied» (г. Телангана, Индия, 2017 г.);

- международная научно-техническая конференция "Пром-Инжиниринг" (г. Санкт-Петербург, 2017 г.);

- международная научно - техническая конференция "Динамика технических систем" ДТС-2017 (г. Ростов-на-Дону, 2017 г.);

- международная научно-практическая конференция, посвященная 110-летию Южно-Российского государственного политехническое ун-та (НПИ) им. М.И. Платова «Моделирование. Теория, методы и средства» (г. Новочеркасск, 2016 г.);

- ежегодная конференция компании National Instruments NIDays (г. Москва, 2015-2016 гг.);

- Вьетнамо-Российская международная научная конференция (г Ханой, Вьетнам, 2015 г.);

- международная научно-практическая конференция «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г. Новочеркасск, 2015 г.);

- научно-техническая конференция и выставка инновационных проектов, выполненных вузами и научными организациями ЮФО в рамках участия в реализации федеральных целевых программ и внепрограммных мероприятий, заказчиком которых является Минобрнауки (г Новочеркасск, 2014 г.),

- научные семинары кафедры «Информационные и измерительные системы и технологии» ЮРГПУ (НПИ) (г. Новочеркасск, 2014-2018 гг.).

Реализация и внедрение результатов работы.

Основные результаты работы получены в рамках следующих НИОКР:

- проект № 14.574.21.0029 «Разработка аппаратно-программного комплекса электроимпедансной томографии биологических объектов», выполненный в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014—2020 годы».

- грант РФФИ № 18-38-00786 «Разработка методологии и алгоритмических средств интеллектуальной идентификации внутренних структур биологических объектов в системах электроимпедансной томографии»,

- грант Президента РФ № 14.756.15-4856-МК «Разработка новых методов и алгоритмов электроимпедансной томографии для создания технических средств визуализации внутренних структур биообъекта».

Практические и теоретические результаты работы внедрены:

- ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздрава России;

- в учебном процессе на кафедре «Информационные и измерительные системы и технологии» ЮРГПУ (НПИ).

Публикации.

По теме диссертации опубликована 21 печатная работа, в том числе 3 статьи в научных журналах, входящих в перечень ВАК, 12 статей в изданиях, входящих в базу цитирований Scopus, 3 статьи в изданиях, входящих в базу цитирований Web of Science, 1 патент на полезную модель и 5 свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ.

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ МОНИТОРИНГА ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ЛЕГКИХ

1.1 Необходимость мониторинга вентиляционной функции лёгких

Согласно статистике Минздрава России [1], самые распространенные заболевания взрослого населения связаны с болезнями органов дыхания (БОД), подобная ситуация наблюдается и среди населения старше трудоспособного возраста. По последним данным, опубликованным Всемирной Организацией Здравоохранения (2015 г., рис. 1.1.), из 56,4 млн. случаев смерти во всем мире 9,5 млн. (16,8%) были вызваны БОД [2]:

- хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ, 3,2 млн.);

- раком легких, трахеи и бронхов (1,7 млн.);

- туберкулезом (1,4 млн.);

- респираторными инфекциями нижних дыхательных путей (3,2 млн).

Рисунок 1.1 - Ведущие причины смертности в мире

Таким образом, БОД являются одной из ведущих причиной смерти в мире. При этом оценка вентиляционной функции (ВФ) легких является одним из важных информативных показателей функционирования респираторной системы человека. Оценка ВФ легких позволяет выявлять

обструктивные, рестриктивные и смешаные вентиляционные нарушения легких, в том числе на ранних стадиях [3].

Мониторинг состояния пациентов с хроническими заболеваниями легких признается в Российской федерации на государственном уровне: Приказ Минздрава России от 21.12.2012 Ш344н "Об утверждении Порядка проведения диспансерного наблюдения" [4] устанавливает необходимость для пациентов с ХОБЛ и бронхиальной астмой постоянно наблюдаться в лечебно-профилактических учреждениях.

Таким образом, для повышения качества лечения болезней органов дыхания за счет ранней диагностики, увеличения продолжительности и качества жизни с хроническими болезнями органов дыхания, для скрининговых исследований, а также для мониторинга состояния органов дыхания в пред- и послеоперационный период необходимо проводить мониторинг ВФ лёгких (в том числе регионарной вентиляции (РВ)) легких.

1.2 Особенности физиологии процесса дыхания

Дыхание - совокупность процессов, в результате которых происходит поступление кислорода в организм и выделение из него углекислого газа [5]. Оно включает в себя лёгочную вентиляцию, лёгочный газообмен, транспорт газов кровью и тканевое дыхание. Дыхание протекает в две стадии: внешнее и внутреннее дыхание [6].

Внутреннее дыхание, называемое клеточным, или тканевым, дыханием, состоит из ряда комплексных метаболических реакций, результатом которых является высвобождение углекислого газа и энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятельности организма [6].

Внешнее, или лёгочное, дыхание состоит из вентиляции и газообмена в лёгких. Эффективность внешнего дыхания определяют три постоянных и взаимокоордированных процесса:

- лёгочная вентиляция (поступление и удаление воздуха из легких [7]);

- диффузия газов через альвеолярно-капиллярную мембрану;

- лёгочная перфузия — кровоток по лёгочным капиллярам и оптимальное соотношение вентиляции и перфузии в разных участках лёгочной ткани.

В клинической практике наиболее широко исследуют ВФ легких, что методически более доступно [8]. Нарушение ВФ может быть:

- обструктивного типа (нарушение прохождения воздуха по бронхиальному дереву);

- рестриктивного типа (уменьшение площади газообмена и растягивание легочной ткани);

- смешаного типа.

Увеличение сопротивления воздухоносных путей может быть обусловлено [9,10]:

- отеком слизистой и гиперсекрецией слизи (например, при бронхите);

- спазмом гладкой мускулатуры (бронхиальная астма);

- сужением гортани, обусловленным вос-па-лительным или аллергическим отеком или опухолью гортани;

- наличием опухоли трахеи или дискинезии мембранозной части слизистой трахеи;

- бронхогенным раком легкого и т.д.

Рестриктивные расстройства дыхания внелегочного происхождения могут быть следствием сдавления туловища, вызванного воздействиями механического характера (сдавление одеждой или предметами производс-твенного оснащения, тяжелыми предметами, землей, песком и т.п., особенно, при различных катастрофах), либо возникают вследствие ограничения экскурсий грудной клетки при пневмо-, гидро- и гемотораксе и других патологических процессах, ведущих к компрессии легочной ткани и нарушению расправления альвеол при вдохе. К рестриктивным нарушениям

дыхания относятся также поверхностные, учащенные дыхательные движения, возникающие в связи с чрезмерным окостенением реберных хрящей и малой подвижностью связочно-суставного аппарата грудной клетки [10].

Рестриктивные расстройства дыхания легочного происхождения возникают в результате изменения вязкоэластических свойств, в том числе потери эластических волокон, легочной ткани, либо при повреждении сурфактанта или снижения его активности [10].

Нарушения вязкоэластических свойств легочной ткани отмечается при:

- различных видах повреждений паренхимы легких;

- диффузном фиброзировании легких различного происхождения (первичная эмфизема легких, пневмосклероз, пневмофиброз, альвеолиты);

- очаговых изменениях в легких (опухоли, ателектазы);

- отеке легких различного генеза (воспалительный, застойный).

Растяжимость легких резко (>50 %) уменьшается при увеличении кровенаполнения легких, интерстициальном отеке, в том числе воспалительного характера. В тяжелых случаях эмфиземы легких (из-за снижения их растяжимости даже при максимальном вдохе) не удается достичь предела функциональной растяжимости легких. В силу снижения эластической тяги легких происходит формирование бочкообразной грудной клетки.

Потеря эластических свойств легочной ткани происходит при разрушении эластических волокон под влиянием длительного действия многих патогенных факторов (токсины микробов, ксенобиотики, табачный дым, нарушения питания, пожилой и старческий возраст), активирующих протеолитические ферменты.

Исследование ВФ легких необходимо в следующих случаях [6]:

а) для раннего выявления нарушений дыхания;

б) установления правильного диагноза;

в) оценки эффективности лечебно-реабилитационных мероприятий;

г) определения прогноза заболевания;

д) для проведения экспертизы трудоспособности.

Современный объем исследований при оценке функционального состояния лёгких включает проведение следующих тестов [6]:

а) Динамическое исследование ВФ лёгких с помощью спирометрии и пневмотахометрии.

б) Определение статических лёгочных объемов и емкостей.

в) Исследование газообмена.

г) Оценка бронходилатационного теста.

д) Оценка провокационных тестов.

Показатели, характеризующие вентиляцию лёгких, разделяются на две основные группы [6]:

а) Показатели статических объемов и емкостей (емкость включает несколько объемов), которые характеризуют упругие свойства лёгких и грудной стенки.

б) Динамические показатели, которые характеризуют количество поступающего в лёгкие и выводящегося из лёгких воздуха за единицу времени.

Одни показатели регистрируются в режиме спокойного дыхания, другие — динамические объемы и потоки — при проведении форсированных маневров и, в основном, отражают состояние дыхательных путей.

Для реализации метода и системы мониторинга ВФ лёгких с возможностью оценки регионарной вентиляции (РВ) требуется провести обзор известных методов регистрации показателей легочной вентиляции.

1.3 Обзор методов регистрации показателей вентиляционной функции легких человека

1.3.1 Спирометрия, спирография, пневмотахография

Спирометрия — метод регистрации изменения лёгочных объемов во времени ДК(?) при выполнении дыхательных маневров [6]. Является простым, распространённым и одним из первых методов функциональной диагностики легких [11]. В клинической практике это первый этап исследования ВФ лёгких [12].

Спирография - метод непрерывной графической регистрации объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха [13].

Пневмотахография - метод непрерывной регистрации объемной скорости потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха [13].

Современные спирометры позволяют определить как спирометрические, так и пневмотахометрические показатели. Поэтому в последнее время эти исследования объединены одним термином спирометрии.

Абсолютных противопоказаний к проведению спирометрии не существует, но маневр форсированного выдоха следует выполнять с осторожностью при пневмотораксе, в первые 2 недели острого инфаркта миокарда, после офтальмологических операций и операций на брюшной полости, при выраженном кровохаркании, тяжелой бронхиальной астме. Относительным противопоказанием являются заболевания, передающиеся воздушно-капельным путем [11]. Спирометрия крайне эффективна как скрининговый тест общего респираторного здоровья так же, как и артериальное давление предоставляет важную информацию об общем состоянии сердечно-сосудистой системы [14].

Спирометр — устройство для записи объемов форсированного выдоха за определенный период времени [15], позволяющее оценить объем воздуха в

течение не менее 15 с и измерить объемы не менее 8 л с точностью не менее ±3 % или ±0,05 л, а воздушные потоки - от 0 до 14 л/с. Объем легких измеряется двумя способами [3,12, 14]:

- непосредственно измеряются объем выдыхаемого воздуха с привязкой ко времени, затем строится график зависимости объема легких от времени - кривая «объем-время» (спирограмма) (рисунок 1.2, а);

- измеряются показатели потока с привязкой ко времени, а объем рассчитывается путем умножения полученных значений, затем строится график зависимости объемной скорости потока от объема легких - кривая «поток - объем» (пневмотахограмма) (рисунок 1.2, б).

Время, с 0№}; ФХЕЛ

а) б)

Рисунок 1.2 - Спирограмма форсированного выдоха (а) и петля «поток-объем» (б)

Основные параметры легочных объемов, получаемые при спирометрии [6,7]:

- Дыхательный объем (ДО) — количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в покое;

- Резервный объем вдоха (РОвд) — количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после нормального вдоха;

- Резервный объем выдоха (РОвыд) — количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха;

- Остаточный объем (ОО) — количество воздуха, оставшееся в легких после максимального выдоха;

- Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после наибольшего вдоха. Состоит из суммы функциональных компонентов ДО, РОвд и РОвыд;

- Общая емкость легких (ОЕЛ) — максимальное количество воздуха, содержащегося в легких при наибольшем вдохе. Состоит из функциональных компонентов ЖЕЛ и ОО;

- форсированная жизненная емкость лёгких (ФЖЕЛ) — объем воздуха, который можно выдохнуть при форсированном выдохе после максимального вдоха.

Показатели ДО, РОвд, РОвыд, ЖЕЛ, ФЖЕЛ определяются при спирометрическом исследовании непосредственно с помощью выполнения соответствующих маневров (рисунок 1.3.) [6]

Рисунок 1.3 - Объемы легочной вентиляции

С помощью маневра форсированного выдоха измеряются ФЖЕЛ и показатели объемной скорости воздушного потока [3,14]. К показателям объемной скорости воздушного потока относят:

- объем форсированного выдоха (ОФВ1) за первую секунду дыхательного маневра;

- соотношение ОФВ1 / ФЖЕЛ;

- средняя объемная скорость (СОС) в средней части форсированной экспираторного маневра между 25% и 75% ФЖЕЛ;

- максимальная объемная скорость (МОС) на разных уровнях (25, 50 и 75%) ФЖЕЛ;

- пиковая объемная скорость выдоха (ПОСвыд).

Завершающим этапом исследования ВФ лёгких методом спирометрии является анализ и оценка полученных данных, формирование «функционального диагноза» [6]. Спирометрия может выполняться у детей не моложе 5 лет [14]. Большинство детей старше 9 лет способны выполнить маневр форсированного выдоха, удовлетворяющий тем же критериям, которые применимы у взрослых пациентов [16], однако требуется высокая квалификация специалиста, обследующего ребенка, и адаптация обстановки к особенностям детей [14].

Несмотря на все достоинства спирометрии, данный метод представляет интегральные показатели о состоянии дыхательной системы, и не позволяет оценить отдельно правое и левого легкое, а так же РВ легких. Длительный мониторинг при спирометрии затруднен, т.к. используемые при реализации метода расходомеры (особенно при использовании датчиков турбинного типа) являются источником дополнительного сопротивления воздушному потоку. Кроме того, требуется калибровка датчиков (периодическая или при каждом исследовании), стерилизация и покупка расходных материалов (воздушные фильтры и одноразовые мундштуки), возможна утечка воздуха из-за неплотного обхвата мундштука ртом.

1.3.2 Бронхоспирометрия

Бронхоспирометрия - раздельное и одновременное исследование легочных объемов, ВФ и газообмена с помощью раздельной интубации бронхов и с графической регистрацией получаемой информации [17].

В первых исследованиях применялся усовершенствованный бронхоскоп Джексона, в котором на дистальном конце помещена надувная манжетка, обеспечивающая герметизацию дыхательных путей легкого после введения бронхоскопа в главный бронх. Регистрация функции каждого легкого проводится поочередно. При пользовании этим инструментом достаточно сложно правильно поместить дистальный конец бронхоскопа в правом главном бронхе, длина которого составляет всего 2—2,5 см. Даже при небольшом смещении манжетки (на 0,5—1 см) она либо закрывает устье верхнедолевого бронха, либо смещается в трахею. В связи с этим данный метод не получил широкого распространения. Хотя полученные данные описывают вентиляцию легких по отдельности с высокой достоверностью, некорректно их сравнивать между собой, так как вентиляция и газообмен меняются за время, прошедшее от записи дыхания одного легкого до другого [18]. Кроме того, данная процедура, не является неинвазивной [19] и не позволяет выполнить мониторинг в течении длительного времени.

1.3.3 Импедансная реоплетизмография и спирометрия

Известен метод регистрации параметров дыхания на основе импедансной реоплетизмографии [20]. Плетизмография — учение о колебаниях объёма различных органов в зависимости от целого ряда самых разнообразных условий [21]. Чаще всего под плетизмографией понимается ряд методов регистрации изменений некоторой физической характеристики органов и тканей в зависимости от динамики их кровенаполнения. При реоплетизмографии в качестве физической характеристики использует электрический импеданс 2 тканей [21]. Импеданс 2 тканей легкого зависит от

их воздухонаполнения [22-24], следовательно реограмма или реоплетизмограмма грудной полости будет содержать информацию о дыхательной активности. На этом свойстве основана импедансная спирометрия. В работах [25,27] исследуется изменение импеданса Z трансторкальной области при дыхании и отмечается хорошая корреляция амплитудно-временных параметров паттерна импедансной пневморграммы AZ(t) с синхронно регистрированной спирограммой AV(t). Так же авторами показана хорошая сопоставимость численных оценок параметров дыхательной системы, рассчитанных по импедансной пневмограмме, с данными спирографии и электрокимографии [28]. Данный подход позволяет оценивать ВФ каждого легкого по отдельности и вести длительный мониторинг, однако не позволяет оценить РВ легких.

1.3.4 Электроимпедансная томография лёгких

Электроимпедансная томография (ЭИТ) - метод неинвазивной медицинской визуализации, позволяющий на основе измерения распределения потенциалов Ф на поверхности БО при инжектировании тока I реконструировать и визуализировать поле распределения проводимости Q(x,y) внутри биологического объекта (БО) [29-36].

Впервые метод был описан в 1979 году Лироем Прайсом [32]. Первое ЭИТ изображение получено в 1983 году Барбером и Брауном [33]. С этого времени по базе цитирования Scopus проиндексировано более 3600 публикаций по ЭИТ. Из них 1124 публикации относятся к ЭИТ лёгких. Большая часть публикаций (более 800) посвящены оценке ВФ легких. Таким образом, ЭИТ легких является молодым и активно развивающимся направлением.

Основным достоинством метода является отсутствие ионизирующих излучений и возможность длительного непрерывного мониторинга. Общий объем потребляемого тока или рассеиваемая на человеческий организм мощность ограничиваются медицинскими стандартами по

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кучер, Артем Игоревич, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 В России снизилась смертность от заболеваний органов дыхания / РиаНовости [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://ria.ru/society/20170822/1500855053.html, свободный.

2 10 ведущих причин смерти в мире // Всемирная организация здравоохранения [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs310/ru/, свободный.

3 Чучалин А.Г., Аисанов З.Р., Чикина С.Ю., Черняк А.В., Калманова Е.Н. Федеральные клинические рекомендации Российского респираторного общества по использованию метода спирометрии // Пульмонология. 2014. - № 6 . -С. 11-24. - DOI: 10.18093/0869-0189-2014-0-6-11-24

4 Приказ Минздрава России от 21 декабря 2012 г. N 1344н «Порядок проведения диспансерного наблюдения» [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://www.rosmmzdrav.ru/documents/5451-prikaz-minzdrava-rossii-ot-21 -dekabrya-2012-g-n-1344n, свободный.

5 Зинчук В.В. Нормальная физиология. Кратки курс: учеб. пособие / В.В. Зинчук, О.А. Балбатун, Ю.М. Емельянчик. - Минск.: Вышэйшая школа, 2014. - 431 с.

6 Давыдченко, С. В. Исследование вентиляционной функции лёгких в клинической практике : метод. рекомендации / С. В. Давыдченко, А. А. Бова. -Минск: БГМУ, 2007. - 112 с.

7 Физиологические и патофизиологические аспекты внешнего дыхания / Л. О. Гуцол [и др.] : ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, Кафедра патологической физиологии с курсом клинической иммунологии, Кафедра нормальной физиологии. - Иркутск : ИГМУ, 2014. - 116 с.

8 Педиатрия: учебник для студ. высших мед. уч. завед. IV уровня аккредитации/ под. ред. проф. А.В. Тяжкой / Перевод с укр. - Винница: Нова Книга, 2010. - 1152 с.

9 Чучалин А. Г. Хронические обструктивные болезни легких — М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 1999. — 512 с.

10 Патология внешнего дыхания. Рестриктивные нарушения дыхания [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://studfiles.net/preview/1818010/page:3/, свободный.

11 Чикина С.Ю., Черняк А.В. Спирометрия в повседневной врачебной практике // Лечебное дело. - М.: Атмосфера, 2007. - С.29-37.

12 Пульманология. Национальное руководство. Краткое издание / под ред. акад. РАМН А.Г. Чучалина. - М.: ГЭОСТАР-Медиа, 2013. - 768 с.

13 Нормальная физиология: учебник. В 2 ч. Ч. 2 / А.И. Кубарко [и др.] -Минск: Вышэйшая школа, 2014. - 604 с.

14 Miller M.R., Hankinson J., Brusasco V. et al. Standardisation of spirometry. Eur. Respir. J. 2005; 26: 319-338.

15 ГОСТ Р ИСО 26782-2016 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Анестезиологическое и респираторное оборудование. Спирометры, предназначенные для измерения параметров форсированного выдоха человека. Технические требования и методы испытаний.

16 Beydon N., Davis S.D., Lombardi E. et al. An official American Thoracic Society / European Respiratory Society statement: pulmonary function testing in preschool chil dren. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2007; 175 (12): 1304-1345

17 Бронхоскопия. Двухпросветный бронхоскоп // Пульмонология [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://meduniver.com/Medical/pulmonologia/776.html, свободный.

18 Алиев А.В. История бронхоскопии. [Электронный ресурс] — Электрон. дан. // Медицинский журнал Западного Казахстана / Батыс Казахстан медицина журналы. — 2012. — № 1(33). — С. 82-85. — Режим доступа: http://elanbook.com/journal/issue/294920 — Загл. с экрана.

19 Савельев В.С., Лукомского Г.И., Буянов Г.И. Руководство по клинической эндоскопии - М.: Медицина, 1985. - 543 с.

20 Баранов, В.Н. Медицинская диагностическая техника [Электронный ресурс] : учеб. пособие / В.Н. Баранов, М.С. Бочков, В.А. Акмашев. — Электрон. дан. — Тюмень : ТюмГНГУ, 2013. — 144 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/55418. — Загл. с экрана.

21 Плетизмография [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/Плетизмография, свободный.

22 Wang H.-X., Wang J. -R., Sun B. -Y., Pang S., Xu X., Sun Q. Experimental Study of Dielectric Properties of Human Lung Tissue in Vitro// Journal of Medical and Biological Engineering. - 2014, T.34, Vol. 6. - С. 598-604.

23 Gabriel C., Peyman A., Grant E. H. Electrical conductivity of tissue at frequencies below 1 MHz //Physics in medicine and biology. - 2009, T.54, Vol. 16. -С. 4863-4878.

24 Gabriel C., Gabriel S., Corthout E. The dielectric properties of biological tissues: I. Literature survey// Physics in medicine and biology. - 1996, T.41, Vol. 11. -С. 2231-2249.

25 Baker L.E., Hill D.W. The use of electrical impedance techniques for the monitoring of respiratory pattern during anesthesia // British Journal of Anesthesia. -1969, Т.41, Vol.1. - С.2-17.

26 Farman J.V., Juett D.A. Impedance spirometry in clinical monitoring// British Medical Journal. - 1967, Т.4, С.27-29.

27 Биоимпедансный метод и аппаратура для неинвазивного исследования вентиляционной функции легких: дис. ... канд. тех. наук: 05.11.17 / Ярмолинский Валентин Иванович. - М, 1992. - 246 c.

28 Акулин О.А., Беляев К.Р., Зубенко В.Г., Стрелков В.Б. Сравнительный анализ схем наложения электродов для метода импедансной пневмографии // Биомедицинская радиоэлектроника. - 1999, №6, С.8-13.

29 Cheney, M., Isaacson, D., & Newell, J. C. (1999). Electrical impedance tomography. SIAM Review, 41(1), 85-101. 10.1137/S0036144598333613

30 Borcea L. Electrical impedance tomography. Inverse Probl 2002;18(6):R99-R136.

31 Алексанян Г.К. Modern Trends in Development of Electrical Impedance Tomography in Medicine / Горбатенко Н.И.,Тарасов А.Д. // Biosciences Biotechnology Research Asia - 2014. - Vol. 11. - Р. 85-91. - 0.57 п.л.

32 LeRoy R. Price Electrical impedance computed tomography (ICT): a new CT imaging technique // IEEE Transactions on Nuclear Science -1979, Vol.26, № 2, С. 2736-2739.

33 Barber C.C., Brown B.H., Freeston I.L. Imaging spatial distributions of resistivity using applied potential tomography// Electronics letters. - 1983, Vol.19, № 22, С. 933-935

34 Корженевский А. В. Квазистатическая электромагнитная томография для биомедицины: дис. ... д-р. физ-мат. наук: 01.04.01. - М., 2009. - 326 с.

35 Пеккер Я.С., Бразовский К.С. Электроимпедансная томография. Томск: Изд-во НТЛ, 2004. - 192 с.

36 Brown B.H., Barber D.C., Seagar A.D. Applied potential tomography // Journal of the British Interplanetary Society - 1989, Vol. 42, №7, С.391-393.

37 Bahrani Navid 2^D Finite Element Method for Electrical Impedance Tomography Considering the Complete Electrode Model: Thesis submitted to the Faculty of Graduate and Postdoctoral Affairs in partial fulfilment of the requirements for the degree of Master of Applied Science - 2012, 169 с.

38 Venkatratnam Chitturi, Nagi Farrukh Spatial resolution in electrical impedance tomography: A topical review/Journal of Electrical Bioimpedance, 2017. -Vol. 8, С.66-78.

39 M. G. Crabb, J. L. Davidson, R. Little, P. Wright, A. R. Morgan, C. A. Miller, J. H. Naish, G. J. M. Parker, R. Kikinis, H. McCann, W. R. B. Lionheart Mutual information as a measure of image quality for 3D dynamic lung imaging with EIT//Physiological Measurement, 2014 - №35, С.863-879.

40 Schaefer M.S., Wania V., Bastin B. Electrical impedance tomography during major open upper abdominal surgery: a pilot-study // BMC Anesthesiology -2014;Vol.14, №51. doi:10.1186/1471-2253-14-51. 8 с.

41 Brown B. Electrical impedance tomography (EIT): a review // Journal of Medical Engineering & Technology - 2003. Vol. 27, № 3, С. 97-108,

42 Adler A., Gaggero P.O., Maimaitijiang Y. Adjacent stimulation and measurement patterns considered harmful. // Physiol Meas. 2011 №32 Vol. 7, С.731-734.

43 Holder D.S. Electrical Impedance Tomography: Methods, History and Applications - CRC Press, 2004. - 456 c.

44 P. W. A. Kunst, A. Vonk Noordegraaf, O. S. Hoekstra, P. E. Postmus, P. M. J. M. de Vries Ventilation and perfusion imaging by electrical impedance tomography: a comparison with radionuclide scanning// Physiol. Meas. - 1998,№ 19, С. 481-490.

45 Inéz Frerichs, José Hinz, Peter Herrmann, Gerald Weisser, Günter Hahn, Michael Quintel, Gerhard Hellige Regional Lung Perfusion as Determined by Electrical Impedance Tomography in Comparison With Electron Beam CT Imaging// IEEE transactions on medical imaging, 2002. № 21, Vol. 6, С.646-652.

46 Calder'on A.P. On an inverse boundary value problem: In Seminar on Numerical Analysis and Its Applications to Continuum Physics - 1980, С. 67-73.

47 М.Б. Ингерлейб Медицинские исследования. Полный справочник. -М.: Эксмо, 2013. - 352 с.

48 Лёгочная вентиляция. Большая медицинская энциклопедия [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://бмэ.орг/mdex.php/ЛЁШЧНАЯ_ВЕНГИЛЯЦИЯ, свободный.

49 Frerichs I. , Braun P., Dudykevych T., Hahn G., Genée D., Hellige G. Distribution of ventilation in young and elderly adults determined by electrical impedance tomography// Respiratory Physiology and Neurobiology,2004. - Vol. 143, Issue 1, С. 63-75.

50 I. Frerichs, J. Scholz, N. Weiler Electr Electrical impedance tomography and its perspectives in intensive care medicine// Intensive Care Medicine: Annual Update, 2006. - С.437-447.

51 Frerichs I., Hahn G., Schiffmann H., Berger C., Hellige G. Monitoring regional lung ventilation by functional electrical impedance tomography during assisted ventilation// Ann N Y Acad Sci. - 1999, Vol.20, № 873. С.493-505.

52 Hahn G., Sipinkova I., Baisch F., Hellige G. Changes in the thoracic impedance distribution under different ventilatory conditions // Physiological Measurement, 1995, Vol. 16, № 3А, С. А161-А173.

53 Zhao Z., Yun P.J., Kuo Y.L., Fu F., Dai M., Frerichs I., Möller K. Comparison of different functional EIT approaches to quantify tidal ventilation distribution // Physiological Measurement, 2018, Vol. 39, № 1, 14 с.

54 Kühnel G., Hahn G., Frerichs I., Schröder T., Hellige G. New methods for improving the image quality of functional electric impedance tomography // Biomed Tech (Berl). 1995, Vol. 42, С.470-481.

55 Кучер А.И.; Алексанян Г.К. Определение алгоритма реконструкции и параметров реконструирования для электроимпедансной томографии // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 12-2. С. 133.

56 Васильев А.Н. Классическая электродинамик. Краткий курс лекций: учеб. пособие. - 2-е изд., стереотипное. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 288 с.

57 Стеклов В.А. Основные задачи математической физики - М.: Наука, 1983. - 432 с.

58 Tushar Kanti Bera Applications of Electrical Impedance Tomography (EIT): A Short Review// 3rd International Conference on Communication Systems (ICCS-2017). 2017, №012004, 8 с.

59 Holder D.S. Electrical Impedance Tomography. Methods, History and Applications / David S. Holder // Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia. Bodmin: MPG Books Ltd. 2005. 464 p.

60 Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. - 9-е изд., перераб. и доп. - М.: «Высшая школа», 1996. - 638 с.

61 Brandstatter B. Jacobian calculation for electrical impedance tomography based on the reciprocity principle IEEE Transactions on Magnetics - 2003, Vol. 39, № 3, C. 1309-1312.

62 Бразовский Константин Станиславович Методы и технические средства оценки функционального состояния головного мозга человека на основе электрических измерений: дис. ... д-р. тех. наук: 05.11.17. - Томск., 2015. - 369 с.

63 Амосов А.А., Дубинский Ю.А., Копченова Н.В. Вычислительные методы для инженеров: Учеб. пособие. — М.: Высш. шк., 1994. — 544 с.

64 Даутов, Р.З. Программная реализация метода конечных элементов в MATLAB [Электронный ресурс] : учебное пособие / Р.З. Даутов. — Электрон. дан. — Казань : КФУ, 2014. — 106 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/72805. — Загл. с экрана.

65 Кацикаделис Дж. Т. ГРАНИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ: Теория и приложения. Пер. с англ. - М. : Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007. - 348 с.

66 Meeker D. Fenite Element Method Magnetics. Version 4.2. Users's manual - 2015, 161 с.

67 Crabb M.G, Davidson J.L.,. Little R., Wright P., Morgan A.R., Miller C.A., Naish J.H., Parker G.J.M., Kikinis R., McCann H., Lionheart W.R.B. Mutual information as a measure of image quality for 3D dynamic lung imaging with EIT // Physiological Measurement - 2014, Vol. 35, С. 863-879.

68 Happel C. M., Klose C., Witton G., Gian L., Angrisani, Soenke Wienecke, Stephanie Groos, Friedrich-Wilhelm Bach, Dirk Bormann, Jörg Männer, Yelbuz T. M. Non-Destructive, High-Resolution 3-Dimensional Visualization of a Cardiac Defect in the Chick Embryo Resembling Complex Heart Defect in Humans Using Micro-Computed Tomography// Images in Cardiovascular Medicine -2010, Vol. 122, C. 561563.

69 Aleksanyan G.K., Kucher A.I., Shcherbakov I.D. Research of the Multi-Frequency Electrical Impedance Tomography using Possibility for Specific Physiological Processes monitoring Tasks // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017. Т. 12. № 1. С. 4251-4258. dielectric properties

70 Adler A., Lionheart W.R.B. Uses and abuses of EIDORS: an extensible software base for EIT// Physiological Measurment. - 2006. - Vol. 27, № 5. - 21 c.

71 Adler A. и др. GREIT: a unified approach to 2D linear EIT reconstruction of lung images// Physiological Measurement - 2009. Vol.30, №S35, С.35-55.

72 S. Grimnes, O.G. Martinsen Bioimpedance & Biolectricity - Elsevier, 2008. - 484 с.

73 Методические указания к решению задач по интерполяции функций. Составители: Калашников А.Л., Потёмин Г.В., Федоткин А.М., Фокина В.Н. Учебно-методическое пособие. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2016. - 35 с.

74 Алексанян Г.К., Кучер А.И. Моделирование объектов в FEMM c применением OCTAVE для решения прямых задач двумерной электроимпедансной томографии // Моделирование. Теория, методы и средства : материалы 16-ой Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 110-летию Юж.-Рос. гос. политехн. ун-та (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск, 6-7 дек. 2016 г. / Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т (НПИ) им. М.И. Платова - Новочеркасск : ЮРГПУ, 2016.

- С. 323-327. - 0.39 п.л.

75 Моделирование поля импеданса грудной полости человека в процессе дыхания для электроимпедансной томографии (ПОмод Femm) : Свид-во о гос. регистр. программы для ЭВМ № 2017663557 / Алексанян Г.К., Кучер А.И., Щербаков И.Д. . - заявка № 2017660182 ; заявл. 10.10.2017 ; Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 07.12.2017

76 Спирограф микропроцессорный портативный СМП-21/01-"Р-Д" со встроенным термопринтером [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://www.farm-invest.ru/cat/funkczionalnaya-diagnostika/pribory-dlya-issledovaniya-funkczii-vneshnego-dyhaniya/smp-2101 -r-d-so-vstroenprinterom, свободный.

77 Методические рекомендации по использованию метода спирометрии

- М.: Министерство Здравоохранения РФ, 2016 - 36 с.

78 Картузова М. Ю. Исследование показателей функционального состояния дыхательной системы женщин второго зрелого возраста / М. Ю. Картузова // Молодежь XXI века: потенциал, тенденции и перспективы :

материалы Всерос. науч.-практ. конф. с международ. участием, г. Екатеринбург, 19-20 ноября 2013 г. : в 2-х т. / отв. ред. Л. К. Тропина, Т. Н. Карфидова. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. — Т. 1. — С. 163-166.

79 Lozin O. I., Kucher A. I., Labadze O. E Accounting For the Object Symmetry at Electric Impedance Tomography Data Processing // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2017. 4с.

80 Aleksanyan G.K., Shcherbakov I.D., Kucher A.I., Balushi I.A. Assessment of the sensitivity of multi-angle electrical impedance tomography to heterogeneous formations // AIP Conference Proceedings. 2018. T. 1952. №020114. 7 с.

81 Aleksanyan G.K., Shcherbakov I.D., Kucher A.I., Sulyz A.V. Development of the algorithm of measurement data and tomographic section reconstruction results processing for evaluating the respiratory activity of the lungs using the multi-angle electric impedance tomography // AIP Conference Proceedings. 2018. T. 1952. №020102. 8 с.

82 Aleksanyan G., Shcherbakov I., Kucher A., Priyma M. Research of the conductivity of organic and inorganic media in multi-angle multi-frequency electrical impedance tomography // MATEC Web of Conferences. 2017. Т. 132. №. 04008. 4 с.

83 Ивановский Р.И. Теория вероятностей и математическая статистика. Основы, прикладные аспекты с примерами и задачами в среде Mathcad. - СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 528с.

84 Введение в статистические зависимости /Сост. И.А. Иконникова, Н.В. Лаходынова. - Томск: Изд-во Том. гос. архит.- строит. ун-та, 2014. - 23 с.

85 Vauhkonen M., Lionheart W.R.B., Heikkinen L.M., Vauhkonen P.J., Kaipio J.P. A MATLAB Package for the EIDORS project to reconstruct two-dimensional EIT images //Physiological Measurement - 2001, Vol. 22, №1, С.107-111.

86 Алексанян Г.К.; Денисов П.А., Кучер А.И. Исследование применимости натурно-модельного подхода для задач реконструкции поля проводимости при многочастотной электроимпедансной томографии // Фундаментальные исследования. 2016. № 11-5. С. 895-899.

87 Motta-Mello L. , Lima C. R., Aya J. C., Pai C. N., Moura F. S., Silva E. C. N., Gonzalez-Lima R. Comparing two electrical impedance tomography algorithms: Gauss-Newton and Topology Optimization //Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering - 2006, №614339, 9 с.

88 M. Vauhkonen, D. Vadasz, P. A. Karjalainen, E. Somersalo, J. P. Kaipio Tikhonov Regularization and Prior Information in Electrical Impedance Tomography /IEEE Transactions on medical imaging - 1998,Vol. 17, №. 2, С.285-293.

89 Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. -М.: Наука, 1979. - 285 с.

90 Aleksanyan G.K., Shcherbakov I.D., Kucher A.I., Sulyz A.V. Method of lungs regional ventilation function assessment on the basis of continuous lung monitoring results using multi-angle electrical impedance tomography // AIP Conference Proceedings. 2018.T. 1952. №020105. 6 с.

91 Вильзитер Ю.В., Желтов С.Ю., Князь В.А., Ходарев А.Н., Моржин А.В. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на Lab VIEW IMAQ Vision. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 464 с.

92 Устройство сбора и передачи данных для электроимпедансной томографии биологических объектов : Пат. 164812 Рос. Федерация : МПК A61B 5/053 / Алексанян Г.К.Горбатенко Н.И.,Кучер А.И.,Тарасов А.Д. ; патентообладатель Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т (НПИ) им. М.И. Платова. - заявка № 2016106620/14 ; заявл. 26.02.2016 ; опубл. 20.09.2016, бюл. № 26

93 Преобразователи напряжения измерительные L-Card E-502 [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.lcard.ru/download/e-502 users guide.pdf, свободный.

94 Aleksanyan G.K., Gorbatenko N.I., Kucher A.I., Shirokov K.M., Phong C.N. Developing Principles and a functioning Algorithms of the Hardware-software Complex for Electrical Impedance Tomography of Biological Objects // Biosciences biotechnology research Asia. 2015. Т. 12. № 2. С. 709-718.

95 Aleksanyan G.K., Kucher A.I., Tarasov A.D., Cuong N.M., Phong C.N. Design of software and experimental setup for reconstruction and visualization of

internal structures of conductive bodies// International Journal of Soft Computing. T. 10, 2015, C. 462-467.

96 Свидетельство об утверждении типа средств измерений RU.C.34.390.A №68764: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.lcard.ru/sites/default/files/SERTIFIC/ext_sert.jpg, свободный.

97 Авдеев Б.Я., Антонюк Е.М., Душин Е.М. Основы метрологии и электрические измерения - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 480 с.

98 Bertemes-Filho, P. A comparison of modified Howland circuits as current generators with current mirror type circuits / P. Bertemes-Filho, B.H. Brown, A.J. Wilson // Physiological Measurement. - 2000. - Vol.21. - № 1. - P. 1-6.

99 Aleksanyan G.K., Kucher A.I., Shcherbakov I.D. Feature Research of Using Current Source in 2-Dimensional and 3-Dimensional Multifrequency Electrical Impedance Tomography Devices // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017. Т. 12. № 3. С. 587-592.

100 Г.Б.Куликов Безопасность жизнедеятельности. Учебник, М.: МГУП, 2010 - 408 с.

101 Aleksanyan G.K., Kucher A.I., Shcherbakov I.D. Experimental research the human body impedance in the chest area depending the frequency of the injected current // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017. Т. 12. № 8. С. 21292137.

102 Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. - М.: Мир, 1982. - 512 с.

103 Чижма С.Н. Электроника и микросхемотехника: учеб. пособие. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2012. - 359 с.

104 16-Ch/Dual 8-Ch High-Performance CMOS Analog Multiplexers [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: https://www.vishay.com/docs/70061/dg406.pdf, свободный.

105 SNx4HC595 8-Bit Shift Registers With 3-State Output Registers [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf, свободный.

106 DC - DC converter FDD03(U) series with single & dual output [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.chinfa.com/04product/download/pdf/DCDC/fdd03u.pdf, свободный.

107 DipTrace. Руководство пользователя [Электронный ресурс]. -Электрон. дан. - Режим доступа: https://diptrace.com/books/tutorial_rus.pdf, свободный.

108 Aleksanyan G.K., Gorbatenko N.I., Kucher A.I. Development and Production Of Multi-Layered Electrode System For Electrical Impedance Tomography Devices // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. Т. 10. № 19. С. 40580-40584.

109 ГОСТ 24878-81. Электроды для съема биоэлектрических потенциалов. Термины и определения. М.: 1981, 16 с.

110 Евдокимов Ю.К., Линдваль В.Р., Щербаков Г.И. LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора: Практическое руководство для работы в программной среде LabVIEW: учеб.пособие для вузов. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 400 с.

111 ГОСТ Р ИСО 9241-210-2016 Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 210. Человеко-ориентированное проектирование интерактивных систем. М.: 2016, 36 с.

112 Сергеев С.Ф., Падерно П.И., Назаренко Н.А. Введение в проектирование интеллектуальных интерфейсов: Учебное пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. - 108 с.

113 Б. А. Князев, В. С. Черкасский Дискретное преобразование фурье -как это делается// Вестник Новосибирского государственного университета. -Сер. Физика. - 2008. - Т.3, №4. - С.74-86. - Электрон. дан. - Режим доступа: http : //www.phys.nsu.ru/cherk/Vestnik_Fourier_my_ 15_09.pdf, свободный.

114 2. Кучер А.И.; Алексанян Г.К., Кревченко Ю.Р., Нескребин Д.Г., Попов И.А. Метод коррекции положения электродов по результатам измерения импеданса для электроимпедансной томографии //Фундаментальные исследования. 2015. № 12-5. С. 919-923.

115 ADO-Toolkit für LabVIEW™ [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. -Режим доступа: http://www.bepat.de/index.php?action=adotooldl, свободный.

116 СУБД: язык SQL в примерах и задачах [Электронный ресурс] : учеб. пособие / И.Ф. Астахова [и др.]. — Электрон. дан. — Москва : Физматлит, 2009. — 168 с. — Режим доступа: https://elanbook.com/book/2101. — Загл. с экрана.

117 Визуализация томографического среза для электроимпедансной томографии (ПОвиз LV) : Свид-во о гос. регистр. программы для ЭВМ № 2017663412 / Алексанян Г.К., Кучер А.И., Щербаков И.Д. . - заявка № 2017660248 ; заявл. 11.10.2017 ; Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 01.12.2017

118 Программное обеспечение информационно-измерительной системы электроимпедансной томографии биологических объектов (П0_ИИС_ЭИТ_Б0_1.0) : Свид-во о гос. регистр. программы для ЭВМ № 2017611242 / Алексанян Г.К., Кучер А.И. - заявка № 2016663156 ; заявл. 01.12.2016 ; Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 01.02.2017

119 Реконструкция внутренних структур биообъекта (ПОрек) : Свид-во о гос. регистрации программ для ЭВМ № 2015662672 / Алексанян Г.К., Горбатенко Н.И., Кучер А.И., Тарасов А.Д. . - заявка № 2015619695 ; заявл. 14.10.15 ; 30.11.15

120 Формирование алгоритмов измерения для ИИС ЭИТ БО (ФАИ_ИИС_ЭИТ_БО_1.0) : Свид-во о гос. регистр. программы для ЭВМ № 2017611125 / Алексанян Г.К., Кучер А.И., - заявка № 2016663135 ; заявл. 01.12.2016 ; Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 19.01.2017

121 К.С. Бразовский, Я.С. Пеккер, А.И. Солдатов Исследование источников зондирующего тока для электроимпедансной томографии // Медицинская техника. - 2015. - №16. - С.18-21.

122 Precision, Very Low Noise, Low Input Bias Current, Wide Bandwidth JFET Operational Amplifiers AD8510/AD8512/AD8513 [Электронный ресурс]. -

Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8510_8512_8513.pdf, свободный.

123 Вольтметры цифровые универсальные АКИП-2101, АКИП-2101/1 [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://prist.ru/produces/pdf/akip-2101 .pdf, свободный.

124 Генераторы сигналов произвольной формы АКИП-3409/1, АКИП-3409/2, АКИП-3409/3, АКИП-3409/4, АКИП-3409/5 [Электронный ресурс]. -Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.prist.ru/produces/pdf/akip-3409.pdf, свободный.

125 Vidya Sarode, Priya M. Chimurkar, Alice N Cheeran Electrical impedance tomography using EIDORS in a closed phantom// International Journal of Computer Applications. - 2012. - Vol. 48, № 19, С. 48-52.

126 Алексанян Г.К., Кучер А.И., Нескребин Д.Г. Разработка 16-электродной системы для электроимпедансной томографии // Новая наука: от идеи к результату : по материалам Междунар. науч.-практ. конф., 29 окт. 2015 г., г. Стерлитамак - 2015. - № 5 (2). - Ч. 2. - С. 103-105. - 0.12 п.л.

127 Aleksanyan G., Gorbatenko N., Kucher A., Shcherbakov I. Hardware in the loop simulation of objects internal structures inhomogeneities in multi-angle electrical impedance tomography // MATEC Web of Conferences. 2017. Т. 132. №. 04007. 4 с.

128 Kendall ECG electrodes for long-term monitoring [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://anmar.tychy.pl/wp-content/uploads/2014/12/elektrody.pdf, свободный.

129 ГОСТ 492-2006. Никель, сплавы никелевые и медно-никелевые, обрабатываемые давлением. Марки. - М., 2006. - 13 с.

130 Универсальный электродный гель для электрофизиологических медицинских исследований [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.geltek-medica.ru/medicine/catalog/129/2421/, свободный.