А. Хаммуд1, А.Н. Тихомиров2, А.А. Латыпова3, С.И. Щукин4

1–4 Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (Москва, Россия)

1 hammoud@bmstu.ru, 2 tikhomirov.an@bmstu.ru, 3 latypova@bmstu.ru, 4 schookin@bmstu.ru

Постановка проблемы. В мире наблюдается постоянный рост заболеваемости сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ). Поэтому изучение новых методов диагностики ССЗ очень важно. Ранняя диагностика и оценка эффективности лечения являются одними из наиболее важных задач.

Цель. Исследовать и верифицировать методы мониторинга и оценки сосудистого тонуса с помощью электроимпедансной плетизмографии.

Результаты. Было показано изменение типа сосудистого тонуса нижних конечностей после применения массажа в среднем в сторону нормотического типа.

Практическая значимость. Предложенная методика позволяет количественно и качественно оценивать изменение тонуса сосудов конечностей.

Хаммуд А., Тихомиров А.Н., Латыпова А.А., Щукин С.И. Оценка информативности электроимпедансных измерений при определении тонуса сосудов нижних конечностей при варикозной болезни // Биомедицинская радиоэлектроника. 2023. T. 26.
№ 5. С. 45-58. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202305-05

1. Tsao C.W. et al. Heart Disease and Stroke Statistics—2022 Update: A Report From the American Heart Association // Circulation. 2022. V. 145. № 8. DOI: 10.1161/CIR.0000000000001052
2. Flores N., Reyna M.A., Avitia R.L., Cardenas-Haro J.A., Garcia-Gonzalez C. Non-Invasive Systems and Methods Patents Review Based on Electrocardiogram for Diagnosis of Cardiovascular Diseases // Algorithms. 2022. V. 15. № 3. P. 82. DOI: 10.3390/a15030082
3. Малахов А.И., Тихомиров А.Н., Щукин С.И., Кудашов И.А., Кобелев А.В., Масленников М.А. Применение прекардиальной реографии при выявлении аритмий сердца // Биомедицинская радиоэлектроника. 2013. № 10. С. 25–28.
4. Тихомиров А.Н., Малахов А.И., Щукин С.И., Кобелев А.В., Кудашов И.А., Масленников М.А., Петров В.И. Оценка влияния удельного электрического сопротивления ткани верхнего слоя на импедансные препардиальные измерения // Биомедицинская радиоэлектроника. 2013. № 10. С. 20–24.
5. Малахов А.И., Тихомиров А.Н., Щукин С.И., Отставнов С.С., Николаев А.П. Исследования гемодинамики правого предсердия с помощью электроимпедансных методов для пациентов с фибрилляцией предсердий // Биомедицинская радиоэлектроника. 2015. № 7. С. 5–8.
6. Tamura T., Maeda Y., Sekine M., Yoshida M. Wearable Photoplethysmographic Sensors – Past and Present // Electronics. 2014. V. 3. № 2. P. 282–302. DOI: 10.3390/electronics3020282
7. Heijboer H., Buller H.R., Lensing A., Turpie A., Colly L.P., Ten Cate J.W. A Comparison of Real-Time Compression Ultrasonography with Impedance Plethysmography for the Diagnosis of Deep-Vein Thrombosis in Symptomatic Outpatients // N. Engl. J. Med. 1993. V. 329. № 19. P. 1365–1369. DOI: 10.1056/NEJM199311043291901
8. Nyboer J., Kreider M.M., Hannapel L. Electrical Impedance Plethysmography: A Physical and Physiologic Approach to Peripheral Vascular Study // Circulation. 1950. V. 2. № 6. P. 811–821. DOI: 10.1161/01.CIR.2.6.811
9. Kyle U. Bioelectrical impedance analysis? part I: review of principles and methods // Clin. Nutr. 2004. V. 23. № 5. P. 1226–1243. DOI: 10.1016/j.clnu.2004.06.004
10. Irzmańska E., Padula G., Irzmański R. Impedance plethysmography as a tool for assessing exertion-related blood flow changes in the lower limbs in healthy subjects // Measurement. 2014. V. 47. P. 110–115.
11. Haapala M. et al. Impedance plethysmography-based method in the assessment of subclinical atherosclerosis // Atherosclerosis. 2021. V. 319. P. 101–107.
12. Cojocaru A.– L., Dănilă D.M. Study Concerning the Efficiency of the Reflex Massage in the Treatment of Varicose Veins // Procedia - Soc. Behav. Sci. 2014. V. 117. P. 559–565. DOI: 10.1016/j.sbspro.2014.02.262
13. Pavek R., Rubik B. Manual Healing Methods in Alternative Medicine: Expanding Medical Horizons, a Report to the National Institutes of Health on Alternative Medical Systems and Practices in the United States. 1992.
14. Heagerty A.M., Aalkjaer C., Bund S.J., Korsgaard N., Mulvany M.J. Small artery structure in hypertension. Dual processes of remodeling and growth // Hypertension. 1993. V. 21. № 4. P. 391–397. DOI: 10.1161/01.HYP.21.4.391
15. Haynes W.G., Ferro C.J., O’Kane K.P.J., Somerville D., Lomax C.C., Webb D.J. Systemic Endothelin Receptor Blockade Decreases Peripheral Vascular Resistance and Blood Pressure in Humans // Circulation. 1996. V. 93. № 10. P. 1860–1870. DOI: 10.1161/01.CIR.93.10.1860
16. Antle D.M., Cormier L., Findlay M., Miller L.L., Côté J.N. Lower limb blood flow and mean arterial pressure during standing and seated work: Implications for workplace posture recommendations // Prev. Med. Rep. 2018. V. 10. P. 117–122. DOI: 10.1016/j.pmedr.2018.02.016
17. Mookerjee A., Al-Jumaily A.M., Lowe A. Arterial pulse wave velocity measurement: different techniques, similar results--implications for medical devices // Biomech. Model. Mechanobiol. 2010. V. 9. № 6. P. 773–781. DOI: 10.1007/s10237-010-0213-y
18. Kusche R., Klimach P., Ryschka M. A Multichannel Real-Time Bioimpedance Measurement Device for Pulse Wave Analysis // IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. 2018. V. 12. № 3. P. 614–622. DOI: 10.1109/TBCAS.2018.2812222
19. Lee K., Yoo H.-J. Simultaneous Electrical Bio-Impedance Plethysmography at Different Body Parts: Continuous and Non-Invasive Monitoring of Pulse Wave Velocity // IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. 2021. V. 15. № 5. P. 1027–1038. DOI: 10.1109/TBCAS.2021.3115021
20. Huynh T.H., Jafari R., Chung W.-Y. Noninvasive Cuffless Blood Pressure Estimation Using Pulse Transit Time and Impedance Plethysmography // IEEE Trans. Biomed. Eng. 2019. V. 66. № 4. P. 967–976. DOI: 10.1109/TBME.2018.2865751
21. Hammoud A., Tikhomirov A.N., Shaheen Z. Automatic Bio-impedance Signal Analysis: Smoothing Processes Efficacy Evaluation in Determining the Vascular Tone Type // 2021 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT), IEEE. 2021. P. 113–116.
22. Van Gent P., Farah H., Van Nes N., Van Arem B. HeartPy: A novel heart rate algorithm for the analysis of noisy signals // Transp. Res. Part F Traffic Psychol. Behav. 2019. V. 66. P. 368–378. DOI: 10.1016/j.trf.2019.09.015
23. Piuzzi E., Pisa S., Pittella E., Podesta L., Sangiovanni S. Low-Cost and Portable Impedance Plethysmography System for the Simultaneous Detection of Respiratory and Heart Activities // IEEE Sens. J. 2019. V. 19. № 7. P. 2735–2746. DOI: 10.1109/JSEN.2018.2887303
24. Langer P. et al. Respiratory-Induced Hemodynamic Changes Measured by Whole-Body Multichannel Impedance Plethysmography // Physiol. Res. 2018. P. 571–581. DOI: 10.33549/physiolres.933778
25. Hammoud A., Myasishcheva G., Shaheen Z., Tikhomirov A., Briko A., Shchukin S. Extraction of Respiratory Patterns Using Thoracic Bio-Impedance Channels // 2022 Ural-Siberian Conference on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT), IEEE. 2022. P. 74–77. DOI: 10.1109/USBEREIT56278.2022.9923339
26. Finkelstein S.M., Cohn J.N. First- and third-order models for determining arterial compliance // J. Hypertens. 1992. V. 10. Suppl. P. S11–S14. DOI: 10.1097/00004872-199208001-00004
27. Luzhnov P.V. Development of a Computer System for Biosynchronized Electromagnetic Impact. Ph.D. Thesis. Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia. 2005.
28. Shamkina L.A. Biotechnical System of Electromagnetic Therapy of Lower Limb Blood Circulation Disorders. Ph.D. Thesis. Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia. 2009.
29. Vlachopoulos C., Aznaouridis K., Stefanadis C. Prediction of cardiovascular events and all-cause mortality with arterial stiffness: a systematic review and meta-analysis // J. Am. Coll. Cardiol. 2010. V. 55. № 13. P. 1318–1327. DOI: 10.1016/j.jacc.2009.10.061
30. Redheuil A. et al. Reduced Ascending Aortic Strain and Distensibility: Earliest Manifestations of Vascular Aging in Humans // Hypertension. 2010. V. 55. № 2. P. 319–326. DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.109.141275
31. Barvik D., Cerny M., Penhaker M., Noury N. Noninvasive Continuous Blood Pressure Estimation From Pulse Transit Time: A Review of the Calibration Models // IEEE Rev. Biomed. Eng. 2022. V. 15. P. 138–151. DOI: 10.1109/RBME.2021.3109643
32. Monteiro Rodrigues L., Rocha C., Ferreira H.T., Silva H.N. Lower limb massage in humans increases local perfusion and impacts systemic hemodynamics // J. Appl. Physiol. 2020. V. 128. № 5. P. 1217–1226. DOI: 10.1152/japplphysiol.00437.2019
33. Klabunde R. Cardiovascular Physiology Concepts. Lippincott Williams & Wilkins. 2011.
34. Yokoyama H., et al. Pulse Wave Velocity in Lower-Limb Arteries among Diabetic Patients with Peripheral Arterial Disease // J. Atheroscler. Thromb. 2003. V. 10. № 4. P. 253–258. DOI: 10.5551/jat.10.253
35. Wiegerinck A.I.P., Thomsen A., Hisdal J., Kalvøy H., Tronstad C. Electrical impedance plethysmography versus tonometry to measure the pulse wave velocity in peripheral arteries in young healthy volunteers: a pilot study // J. Electr. Bioimpedance. 2021. V. 12. № 1. P. 169–177. DOI: 10.2478/joeb-2021-0020
36. Kaye A.D. et al. The Effect of Deep-Tissue Massage Therapy on Blood Pressure and Heart Rate // J. Altern. Complement. Med. 2008. V. 14. № 2. P. 125–128. DOI: 10.1089/acm.2007.0665