priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2026-69-1-77-89pribor-456Research ArticleПРИБОРЫ, СИСТЕМЫ И ИЗДЕЛИЯ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯDEVICES, SYSTEMS AND MEDICAL DEVICESРазработка электродных систем для электроимпедансной томографии в педиатрииDevelopment of electrode systems for electrical impedance tomography in pediatricsКонькоМ. А.KonkoM. A.

Мария Александровна Конько — кафедра информационных и измерительных систем и технологий; ассистент

Новочеркасск

Maria А. Konko — Department of Information and Measurement Systems and Technologies; Assistant

Novocherkassk

mari.mak787@yandex.ruАлексанянГ. К.AleksanyanG. K.

Грайр Каренович Алексанян — д-р техн. наук; кафедра информационных и измерительных систем и технологий; доцент

Новочеркасск

Grayr K. Aleksanyan — Dr. Sci.; Department of Information and Measurement Systems and Technologies; Associate Professor

Novocherkassk

graer@ya.ruГорбатенкоН. И.GorbatenkoN. I.

Николай Иванович Горбатенко —д-р техн. наук, профессор; кафедра информационных и измерительных систем и технологий; заведующий кафедрой

Новочеркасск

Nikolay I. Gorbatenko — Dr. Sci., Professor; Department of Information and Measurement Systems and Technologies; Head of the Department

Novocherkassk

gorbatenko@novoch.ruГречихинВ. В.GrechikhinV. V.

Валерий Викторович Гречихин —д-р техн. наук, профессор; кафедра информационных и измерительных систем и технологий; профессор

Новочеркасск

Valery V. Grechikhin —Dr. Sci., Professor; Department of Information and Measurement Systems and Technologies; Professor

Novocherkassk

vgrech@mail.ruЮжно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М. И. ПлатоваPlatov South Russian State Polytechnic University (NPI)2026140220266917789Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20262026Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/456

Представлены результаты разработки и изготовления трех типов неонатальных электродных систем для электроимпедансной томографии в педиатрии, адаптированных к анатомическим и физиологическим особенностям новорожденных. Предложенные системы различаются материалами электродов и их конструктивным исполнением. Приведены результаты экспериментальных исследований (моделирование нормального дыхания (эупноэ)) на упрощенной физической модели средостения новорожденных на базе экспериментального стенда для электроимпедансной томографии с использованием ЭИ-томографа. Результаты оценки работоспособности изготовленных изделий подтверждают перспективность их применения для мониторинга глобальных и регионарных параметров воздухонаполнения в заданном сечении, в том числе для мониторинга дыхательной функции новорожденных.

Results of the development and manufacture of three types of neonatal electrode systems for electrical impedance tomography in pediatrics, adapted to the anatomical and physiological characteristics of newborns, are presented. The proposed systems differ in the materials of the electrodes and their design. The results of experimental studies of normal respiration (eupnea), using a simplified physical model of the mediastinum of newborns, carried out on an experimental stand for electrical impedance tomography with an EI tomograph are presented. The results of the assessment of the operability of manufactured products confirm the prospects of their use for monitoring global and regional air filling parameters in a given section, including the monitoring of the respiratory function of newborns.

электроимпедансная томографиянеонатальная электродная системаупрощенная физическая модель средостениялегкиеноворожденныевоздухонаполнениеэкспериментальный исследовательский стендelectrical impedance tomographyneonatal electrode systemsimplified functional model of the mediastinumlungsnewbornsair fillingexperimental research setupReferencesBohm S. Evaluation of Patient and User Interfaces for Electrical Impedance Tomography — Swisstom’s BB2 System // White Paper on Novel EIT Interfaces (Swisstom Scientific Library). 2014.Bohm S. Evaluation of Patient and User Interfaces for Electrical Impedance Tomography — Swisstom’s BB2 System, White Paper on Novel EIT Interfaces, Swisstom Scientific Library, 2014.Boyle A., Polydorides N., Jia, J. Clinical acceptance of various EIT parameters in neonatology and paediatrics: A systematic assessment of clinicians´ opinions // Proc. of the 19th Intern. Conf. on Biomedical Applications of Electrical Impedance Tomography. Zenodo. 2018. DOI: 10.5281/zenodo.1210247.Boyle A., Polydorides N., & Jia J. Proc. of the 19th Intern. Conf. on Biomedical Applications of Electrical Impedance Tomography, Zenodo, 2018, https://doi.org/10.5281/zenodo.1210247.Seifnaraghi N., Tizzard A., de Gelidi S., Khodadad D., Nordebo S., van Kaam A., Frerichs I., Waldmann A., Sorantin E., Tschauner S., Demosthenous A., Bayford R. Effect of Thorax Deformation during Neonatal Lung EIT. Edinburgh University, 2018.Seifnaraghi N., Tizzard A., de Gelidi S. et al. Effect of Thorax Deformation during Neonatal Lung EIT, The University of Edinburgh, 2018.Strodthoff C. Effect of suctioning on chest EIT findings in neonates: preliminary results of a multicentre clinical study. Edinburgh University, 2018.Strodthoff C. Effect of Suctioning on Chest EIT Findings in Neonates: Preliminary Results of a Multicentre Clinical Study, Edinburgh University, 2018.Hahn G., Niewenhuys J., Just A. et al. Monitoring lung impedance changes during long-term ventilator-induced lung injury ventilation using electrical impedance tomography // Physiol Meas. 2020. Oct 9; 41(9):095011. DOI: 10.1088/1361-6579/abb1fb.Hahn G, Niewenhuys J., Just A. et al. Physiol Meas., 2020, no. 9(41), pp. 095011, DOI: 10.1088/1361-6579/abb1fb.Wu Y., Langlois P., Bayford R., Demosthenous A. Design of a CMOS active electrode IC for wearable electrical impedance tomography systems // IEEE Intern. Symp. on Circuits and Systems (ISCAS), Montreal, QC, Canada. 2016. P. 846–849. DOI: 10.1109/ISCAS.2016.7527373.Wu Y., Langlois P., Bayford R., and Demosthenous A. IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), Montreal, QC, Canada, 2016, pp. 846–849, DOI: 10.1109/ISCAS.2016.7527373.Boyle A., Halter R., Murphy E., Adler A. Live Demonstration: A Wearable EIT System Using Active Electrodes for Monitoring Respiration // Proc. of the 18th Intern. Conf. on Biomedical Applications of Electrical Impedance Tomography. Thayer School of Engineering at Dartmouth, Hanover, New Hampshire, USA. 2017. DOI: 10.5281/zenodo.557093.Boyle A., Halter R., Murphy E., & Adler A. Proc. of the 18th Intern. Conf. on Biomedical Applications of Electrical Impedance Tomography, Thayer School of Engineering at Dartmouth, Hanover, New Hampshire, USA, Zenodo, 2017, https://doi.org/10.5281/zenodo.557093.Wu Y., Jiang D., Bardill A., De Gelidi S., Bayford R., Demosthenous A. Live demonstration: A wearable EIT system using active electrodes for monitoring respiration // IEEE Intern. Symp. on Circuits and Systems (ISCAS), Baltimore, MD, USA. 2017. P. 1–1. DOI: 10.1109/ISCAS.2017.8050713.Wu Y., Jiang D., Bardill A., De Gelidi S., Bayford R., and Demosthenous A. IEEE Intern. Symp. on Circuits and Systems (ISCAS), Baltimore, MD, USA, 2017, pp. 1-1, DOI: 10.1109/ISCAS.2017.8050713.Ollmar S., Abtahi F., Erlandsson B.-E., Janerot-Sjöberg B., Lindecrantz K., Mridha M., Nicander I., Seoane F., Teriö H. A novel active electrode IC for wearable EIT system // Abstracts of the 16th Intern. Conf. on Electrical Bio-Impedance and 17th Intern. Conf. on Electrical Impedance Tomography. Zenodo, 2016. DOI: 10.5281/zenodo.55753.Ollmar S., Abtahi F., Erlandsson B.-E., Janerot-Sjöberg B., Lindecrantz K., Mridha M., Nicander I., Seoane F., & Teriö H. Abstracts of the 16th Intern. Conf. on Electrical Bio-Impedance and 17th Intern. Conf. on Electrical Impedance Tomography, Zenodo, 2016, https://doi.org/10.5281/zenodo.55753.Scaramuzzo G., Pavlovsky B., Adler A. et al. Electrical impedance tomography monitoring in adult ICU patients: state-of-the-art, recommendations for standardized acquisition, processing, and clinical use, and future directions // Critical Care. 2024. N 28. DOI: 10.1186/s13054-024-05173-x.Scaramuzzo G., Pavlovsky B., Adler A. et al. Critical Care, 2024, vol. 28, https://doi.org/10.1186/s13054-024-05173-x.Cui Z., Liu X., Qu H., Wang H. Technical Principles and Clinical Applications of Electrical Impedance Tomography in Pulmonary Monitoring // Sensors. 2024. N 24 (14). DOI: 10.3390/s24144539.Cui Z., Liu X., Qu H., Wang H. Sensors, 2024, no. 14(24), https://doi.org/10.3390/s24144539.Дашичев К. В., Плетнева Н. Ю., Олендарь Н. В. Электроимпедансная томография легких как метод оценки функции внешнего дыхания глубоконедоношенных новорожденных // Вестн. Ивановской медицинской ака демии. 2013. Т. 18, № 2. С. 68–69.Dashichev K.V., Pletneva N.Yu., Olendar' N.V. Vestnik Ivanovskoy meditsinskoy akademii, 2013, no. 2(18), pp. 68 69. (in Russ.)Конько М. А., Алексанян Г. К., Горбатенко Н. И., Елкин Н. С., Темняков Н. С. Упрощенные физические модели средостения новорожденных для электроимпедансной томографии // Моделирование, оптимизация и инфор мационные технологии. 2025. № 13(1). DOI: 10.26102/2310-6018/2025.48.1.011.Konko M.A., Aleksanyan G.K., Gorbatenko N.I., Elkin N.S., Temnyakov N.S. Modeling, Optimization and Information Technology, 2025, no. 1(13), https://doi.org/10.26102/2310-6018/2025.48.1.011. (in Russ.)Алексанян Г. К. Методы и аппаратно-программные комплексы персонализированного мониторинга системы внешнего дыхания человека на основе многочастотной электроимпедансной томографии. Автореф. дисс. … д-ра техн. наук. Новочеркасск, 2024.Aleksanyan G.K. Metody i apparatno-programmnyye kompleksy personalizirovannogo monitoringa sistemy vneshnego dykhaniya cheloveka na osnove mnogochastotnoy elektroimpedansnoy tomografii (Methods and Hardware-software Complexes for Personalized Monitoring of the Human External Respiratory System Based on Multi-frequency Electrical Impedance Tomography), Doctor’s thesis, Novocherkassk, 2024, 298 р. (in Russ.)Пат. 2800849 C1 РФ, МПК A61B 5/053. Устройство съема первичной измерительной информации для систем электроимпедансной томографии / Г. К. Алексанян, Н. И. Горбатенко, М. А. Конько, И. М. Ланкин. Заявл. 26.12.2022. Опубл. 31.07.2023.Patent RU 2800849 C1, A61B 5/053, Ustroystvo s"yema pervichnoy izmeritel'noy informatsii dlya sistem elektroimpedansnoy tomografii (Device for Reading Primary Measurement Information for Electrical Impedance Tomography Systems), G.K. Aleksanyan, N.I. Gorbatenko, M.A. Konko, I.M. Lankin, Patent application no. 2022134334, Priority 26.12.2022, Published 31.07.2023. (in Russ.)Hu C. L., Cheng I. C., Huang C. H., Liao Y. T. et al. Dry Wearable Textile Electrodes for Portable Electrical Impedance Tomography // Sensors. 2021. Oct 13. 21(20):6789. DOI: 10.3390/s21206789.Hu C.L., Cheng I.C., Huang C.H., Liao Y.T. et al. Sensors (Basel), 2021, no. 20(21), pp. 6789, DOI: 10.3390/s21206789.Экспериментальный стенд для электроимпедансной томографии легких новорожденных / М. А. Конько, Н. С. Темняков, Г. К. Алексанян, Н. И. Горбатенко // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2025. Т. 13, № 1(48). DOI 10.26102/2310-6018/2025.48.1.036.Konko M.A., Temnyakov N.S., Aleksanyan G.K., Gorbatenko N.I. Modeling, Optimization and Information Technology, 2025, no. 1(13), DOI 10.26102/2310-6018/2025.48.1.036.Александрович Ю. С., Пшениснов К. В. Респираторная поддержка при критических состояниях в педиатрии и неонатологии. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2020. 272 с.Aleksandrovich Yu.S., Pshenisnov K.V. Respiratornaya podderzhka pri kriticheskikh sostoyaniyakh v pediatrii i neonatologii (Respiratory Support in Critical Conditions in Pediatrics and Neonatology), Moscow, 2020, 272 р. (in Russ.)Gaertner V. D., Mühlbacher T., Waldmann A. D., Bassler D., Rüegger C. M. Early prediction of pulmonary outcomes in preterm infants using electrical impedance tomography // Frontiers in Pediatrics. 2023. N 11. DOI: 10.3389/fped.2023.1167077.Gaertner V.D., Mühlbacher T., Waldmann A.D., Bassler D., Rüegger C.M. Frontiers in Pediatrics, 2023, vol. 11, https://doi.org/10.3389/fped.2023.1167077.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.