А.Н. Брико1, Т.С Смирнова2, П.Е. Чибизов3, В.В. Каправчук4, А.В. Кобелев5, С.И. Щукин6

1–6 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)
1 brikoan@mail.ru

Постановка проблемы. Развитие современных тенденций в биомедицинской диагностике требует повышения точности оценки состава тела. Несмотря на преимущества традиционных биоимпедансных методов, их ограничением является невозможность изолированной оценки электрических свойств отдельных тканевых слоев. Это создает потребность в разработке технологий для локальной диагностики кожно-жирового слоя без влияния глубоко лежащих структур.

Цель. Разработать метод электроимпедансной калиперометрии для неинвазивной оценки электрических свойств кожно-жирового слоя с использованием тетраполярной электродной системы, позволяющей регистрировать динамические изменения удельного сопротивления тканей в реальном времени.

Результаты. Проведено научное обоснование возможности применения электроимпедансной калиперометрии для оценки свойств кожно-жирового слоя. Разработан электроимпедансный калипер на основе регулируемой струбцины с тетраполярной системой Веннера. Созданы аналитическая однослойная модель с конечной толщиной и три конечно-элементные модели различной геометрии для пересчета импеданса в удельное сопротивление ткани. Отмечено, что эксперименты с добровольцами показали значения удельного сопротивления, соответствующие физиологическим нормам.

Практическая значимость. Предложенный и описанный в работе подход заключается в создании основы для новых диагностических систем, позволяющих оценивать свойства кожно-жирового слоя без влияния глубинных структур.

Брико А.Н., Смирнова Т.С., Чибизов П.Е., Каправчук В.В., Кобелев А.В., Щукин С.И. Неинвазивная оценка электрических свойств кожно-жирового слоя с помощью электроимпедансной калиперометрии // Биомедицинская радиоэлектроника. 2025. T. 28. № 5. С. 18−22. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202505-04

1. Tkachenko A.L., Mazin A.V., Tyurina M.M. Analysis and modeling of the probability of developing cardiovascular diseases in humans to identify a risk group. In Proc. CMSD-II-2022: 2nd Int. Conf. on Comput. Appl. For Management and Sustainable Development of Production and Industry. SPIE. 2023. V. 12564. P. 158–163. DOI: 10.1117/12.2669810.
2. Hoffmann J. et al. Measurement of subcutaneous fat tissue: reliability and comparison of caliper and ultrasound via systematic body mapping. Scientific Reports. Dec. 2022. V. 12. № 1. P. 15798. DOI: 10.1038/s41598-022-19723-0.
3. Sergeev I.K. Scientific Grounds for the Design of Electrical Impedance Systems for Monitoring the Parameters of Central Hemodynamics and Respiration. Biomedical Engineering. Dec. 2019. V. 52. P. 371–378. DOI: 10.1007/s10527-019-09850-y.
4. Wagner S. et al. Application of Different Methods for Body Composition Determination among Female Elite Level Rhythmic Gymnasts in Germany. German Journal of Sports Medicine. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin. 2023. V. 74. № 5.
5. Tikhomirov A.N., Shchukin S.I., Leonhardt S. et al. Multichannel Electrical Impedance Methods for Monitoring Cardiac Activity Indicators. Biomedical Engineering. 2019. V. 52. P. 365–370. DOI: 10.1007/s10527-019-09849-5.
6. Kobelev A.V., Shchukin S.I., Leonhardt S. Application of Tetrapolar Electrode Systems in Electrical Impedance Measurements. Biomedical Engineering. 2019. V. 52. P. 383–386. DOI: 10.1007/s10527-019-09852-w.
7. Kobelev A.V. et al. Determination of the Muscle Longitudinal Electrical Resistivity in-Vivo During Contraction. In 2022 Ural-Siberian Conference on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT). Yekaterinburg. Russian Federation. 2022. P. 070–073. DOI: 10.1109/USBEREIT56278.2022.9923375.
8. Briko A. et al. Determination of the Geometric Parameters of Electrode Systems for Electrical Impedance Myography: A Preliminary Study. Sensors. DOI: 10.3390/s24020707.
9. Grimnes S. Martinsen O.G. Bioimpedance and Bioelectricity Basics. 3rd ed. Academic Press. 2014.