Импедансометрия — метод измерения импеданса¶

Импедансометрия — это совокупность методов измерения электрического импеданса (комплексного сопротивления) объекта или материала, используемых в медицине, промышленной диагностике, материаловедении и электротехнике. В медицинском контексте под импедансометрией чаще понимают неинвазивную оценку электрического сопротивления тканей организма, что позволяет судить о составе тела, состоянии органов и тканей, проходимости биологических сред.

¶Принцип метода

Электрический импеданс (Z) — это комплексное сопротивление, складывающееся из активной (реальной) составляющей — резистанса (R) и реактивной (мнимой) — реактанса (X). При подаче переменного электрического тока на ткани организма или образец материала измеряется амплитудно-фазовое отношение приложенного напряжения к току. Импедансометрия проводится на различных частотах: низкочастотный ток преимущественно проходит через внеклеточную жидкость, высокочастотный — способен проникать через клеточные мембраны и отражает также внутриклеточную среду. Это свойство лежит в основе биоимпедансного анализа состава тела.

¶Медицинская импедансометрия

¶Биоимпедансный анализ состава тела

Наиболее распространённое клиническое применение — определение соотношения жировой, мышечной и костной массы, объёма внеклеточной и внутриклеточной жидкости. Метод основан на том, что мышечная ткань и жидкости проводят ток лучше, чем жировая ткань и костная структура. Измерение проводится с помощью электродов, наложенных на кисть и стопу (двухэлектродная или четырёхэлектродная схема). Результаты используются в диетологии, спортивной медицине, нефрологии (для оценки гидратации у пациентов на гемодиализе), онкологии и кардиологии.

¶Импедансная кардиография

Импедансная кардиография (ИКГ) — неинвазивный метод оценки гемодинамики, основанный на измерении изменений электрического импеданса грудной клетки в такт сердечному циклу. Метод позволяет косвенно оценить ударный объём сердца, сердечный выброс, индекс контрактильности миокарда и общее периферическое сопротивление сосудов. В клинической практике ИКГ применяется в анестезиологии, реаниматологии и кардиологии, в частности для титрования инфузионной терапии.

¶Гастроэзофагеальная импедансометрия

В гастроэнтерологии импедансометрия пищевода применяется для выявления гастроэзофагеального рефлюкса — заброса содержимого желудка в пищевод. В отличие от классической pH-метрии, импедансный метод позволяет обнаружить и кислый, и некислый рефлюкс, а также определить уровень распространения рефлюктата по пищеводу. Метод реализуется с помощью катетера с несколькими парами кольцевых электродов.

¶Импедансная спирометрия и пульсометрия

Импедансная плетизмография применяется для измерения объёма лёгких и оценки бронхиальной проходимости. Импедансная пульсометрия используется для неинвазивного мониторинга перфузии тканей и пульсовой волны.

¶Промышленная и материаловедческая импедансометрия

Вне медицины импедансометрия применяется для:

• оценки коррозионного состояния металлов и защитных покрытий;
• контроля качества строительных материалов (бетона, керамики);
• исследования электрохимических свойств аккумуляторов и топливных элементов;
• анализа диэлектрических свойств полимеров и композитов;
• контроля влажности сыпучих материалов и зерна.

Электрохимическая импедансная спектроскопия (ЭИС) — метод, при котором измеряется импеданс образца в широком диапазоне частот, что позволяет построить эквивалентную электрическую схему и выделить вклад различных процессов (диффузии, зарядного переноса, адсорбции).

¶Аппаратура

Основные приборы — импедансметры и анализаторы импеданса. Принципиально устройство включает генератор переменного тока заданной частоты (или набора частот), измерительную ячейку с электродами и блок обработки сигнала. В медицинских приборах ток, подаваемый на пациента, строго ограничен по величине (обычно не более 1 мА) в целях безопасности. Современные биоимпедансные анализаторы работают на нескольких частотах (метод многочастотного биоимпеданса, BIA) или в сканирующем режиме (метод электрической импедансной томографии, EIT), позволяющем получить двухмерное распределение импеданса в поперечном сечении органа.

¶Ограничения

Точность медицинской импедансометрии зависит от гидратации пациента, времени суток, приёма пищи, положения тела и температуры кожи. Результаты, полученные на разных приборах и по разным алгоритмам, могут существенно различаться, что ограничивает сопоставимость данных. Импедансометрия не является методом прямой визуализации и всегда интерпретируется в комплексе с другими клиническими данными.

Источники:

• Гринев М. М. «Имитационное моделирование электромагнитных систем». — М.: Высшая школа.
• Ушаков И. Б. и соавт. «Биоимпедансный анализ в клинической практике». — М.: ГЭОТАР-Медиа.
• Grimnes S., Martinsen Ø. G. «Bioimpedance and Bioelectricity Basics». — Academic Press.
• Практические рекомендации по биоимпедансному анализу состава тела (European Society for Clinical and Economic Aspects of Osteoporosis and Osteoarthritis).