Seminarium Dyplomowe sem.10 Aleksandra Górak 93813 Wydział Elektroniki Telekomunikacji i Informatyki Katedra Inżynierii Biomedycznej Seminarium Dyplomowe sem.10 Aleksandra Górak 93813

Temat Pracy: Wskaźnik zawartości tkanki tłuszczowej Opiekun pracy: dr hab. inż. Jerzy Wtorek, prof. nadzw. PG Konsultant pracy: mgr inż. Adam Bujnowski

Cel pracy Projekt i realizacja miernika impedancji tkanek biologicznych do szacowania procentowej zawartości tkanki tłuszczowej w organizmie. Opracowanie oprogramowania umożliwiającego pomiary elektryczne impedancji tkanki tłuszczowej.

Schemat blokowy urządzenia

Założenia projektowe Projekt i realizacja urządzenia w oparciu o elektroimpedancyjną metodę czteroelektrodową do pomiaru zawartości tkanki tłuszczowej BIA - Bioelectrical Impedance Analysis.

Zalety metody BIA: Nieinwazyjność i duża dokładność metody; Powtarzalność pomiarów; Łatwość dostępu i wygoda; Szybkość pomiaru; Stosunkowo niewielki koszt; Bezpieczeństwo metody – prąd podawany na ciało o wartości ok. 500mA jest nieodczuwalny przez pacjenta; Odróżnianie masy ciała pochodzącej z tłuszczu od masy ciała pochodzącej od mięśni i wody.

Inne metody pomiaru tkanki tłuszczowej DEXA (Dual Energy X-Ray Absorptiometry) Densytometria – metoda wypartej wody Bezpośrednia metoda pomiaru – metoda pomiaru fałdów skórnych BMI (Body Mass Index) MRI (Magnetic Resonance Imaging) NIR (Near Infra-Red)

Zasada działania metody BIA Impedancja tkanki jest mierzona w momencie, gdy impuls przechodzi przez ciało badanej osoby. Aby wyznaczyć szybkość przepływu impulsu elektrycznego przez wszystkie tkanki organizmu, wykorzystywane są informacje o przewodności tkanki tłuszczowej oraz wody. Mianowicie, impedancja elektryczna jest największa w tkance tłuszczowej (tłuszcz jest doskonałym opornikiem), ponieważ ta tkanka zawiera tylko 10-20% wody - zatem w tkance tłuszczowej impuls elektryczny przechodzi bardzo wolno. Natomiast masa ciała pochodząca z mięśni, w przeciwieństwie do tkanki tłuszczowej, posiada najmniejszą impedancję, ponieważ zawiera aż 70-75% wody - czyli sygnał przechodzi przez tą masę bardzo szybko i bez oporów.

Zasada pomiaru metodą BIA Podczas pomiaru wykorzystywane są cztery płaskie elektrody przyłożone bezpośrednio do skóry badanej osoby, z których dwie są przyłożone do ręki(jedna do jej górnej części, a druga do nadgarstka), a dwie pozostałe do stopy(jedna do górnej jej części a druga do kostki). W miejscu przyłożenie elektrod na górnej części ręki i na nadgarstku oraz na górnej części stopy i kostce, skóra w tych miejscach musi być przemyta alkoholem. Aby zapewnić lepszą przewodność, pomiędzy elektrodami a skórą znajduje się żel elektrolityczny i tylko wtedy może być podawany prąd 50kHz na elektrody znajdujące się na rękach. Tak więc podawany prąd na dwie elektrody na rękach, po przejściu przez badaną osobę, mierzony jest jako prąd wyjściowy przy pomocy dwóch elektrod na stopach. Częstotliwość podawanego prądu nie może być mniejsza niż 50kHz, ponieważ tylko wtedy podawany impuls elektryczny może przejść przez wszystkie tkanki wewnątrz organizmu – tylko w taki sposób można uzyskać wiarygodne pomiary.

Zasada pomiaru metodą BIA Na czas wykonywania pomiaru badana osoba musi leżeć na plecach na nie przewodzącej izolowanej powierzchni, w odległości co najmniej 50 cm od jakichkolwiek urządzeń elektrycznych. W takiej pozycji głowa może być położona na poduszce, a co ważniejsze - ramiona nie mogą dotykać tułowia oraz stopy powinny być rozsunięte na co najmniej 20 cm odległości. Badana osoba musi zdjąć buty, skarpetki oraz wszelkie metalowe przedmioty na czas badania ale nie musi zdejmować reszty ubrań.  

Czynniki wpływające na dokładność pomiaru metodą BIA Poziom wody w organizmie – np. odwodnienie lub nawodnienie Rozmieszczenie płynów w organizmie Orientacja tkanek

Zmiany poziomu tkanki tłuszczowej w zależności od płci oraz wieku

Bibliografia Soclof S.: Zastosowania analogowych układów scalonych. WKŁ, Warszawa 1991 Bourne J. R.: Critical ReviewsTM in Biomedical Engineering. Begell House, New York 1996 Nałęcz M.: Biopomiary. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, 2001 Kulka Z., Nadachowski M.: Analogowe układy scalone. WKŁ, 1983 IEEE Transactions on Biomedical Engineering. January, February 2005 Serwis edukacyjno – informacyjny: Technika w medycynie MEDTECH

Dziękuję za uwagę