Разработка электродных систем для электроимпедансной томографии в педиатрии

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Strodthoff C. Effect of suctioning on chest EIT findings in neonates: preliminary results of a multicentre clinical study. Edinburgh University, 2018.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. Александрович Ю. С., Пшениснов К. В. Респираторная поддержка при критических состояниях в педиатрии и неонатологии. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2020. 272 с.

19. 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.