В книге рассмотрены физические и метрологические основы биоимпедансного анализа (БИА), описаны методики применения БИА в биологических и медицинских исследованиях и приведены наиболее важные результаты, полученные с помощью этого метода. Авторы надеются, что изложенный материал позволил читателю получить достаточно полное представление о возможностях БИА, его достоинствах и ограничениях.
БИА дает возможность объективно оценить параметры состава тела. Это подтверждено многочисленными результатами сопоставления биоимпедансного анализа с эталонными методами. При этом биоимпедансный анализ позволяет получать оценки большинства параметров дву-, трех- и четырехкомпонентных моделей состава тела.
Преимуществами БИА перед другими методами оценки состава тела являются высокая воспроизводимость результатов измерений, неинвазивность и комфортность процедуры обследования для пациента, высокая пропускная способность метода, а также невысокая стоимость обследования. Портативность биоимпедансного оборудования дает возможность проводить обследование в амбулаторных и полевых условиях. Все это позволяет широко применять БИА как в клинической практике, так и в массовых обследованиях населения на базе лечебно-оздоровительных учреждений, спортивных и фитнес-центров. Наиболее широко метод применяется в таких областях, как диетология и коррекция фигуры, где он позволяет подобрать оптимальную тактику лечения. Широко известным применением БИА является оценка гидратации организма при гипертонической болезни с точки зрения перспективности применения диуретиков. Вместе с тем, быстро возникают и развиваются другие области приложений, в которых БИА органично сочетается с традиционно используемыми диагностическими методами.
Современная аппаратура для биоимпедансного анализа позволяет автоматически регистрировать результаты определения параметров состава тела, оценивать динамику изменений за все время наблюдения пациента, получать биоимпедансные оценки таких физиологически значимых параметров, как основной и удельный основной обмен. Программное обеспечение биоимпедансных анализаторов дает возможность получать наглядные протоколы исследований и сопоставлять параметры пациента, используемые в биоимпедансном анализа, с нормами, полученными на представительных выборках, классифицировать состояние пациента, давать рекомендации по коррекции состава тела.
БИА дает возможность исследовать динамику параметров импеданса и состава тела, а также перераспределение жидкости между регионами тела и водными секторами при различных воздействиях на организм: хирургических вмешательствах, в период гемодиализа, при ортостатических, лекарственных и других нагрузочных пробах. Для решения этих задач, также как и при исследованиях изменений состава тела в условиях космического полета и в других экстремальных условиях, альтернативы биоимпедансному анализу на сегодняшний день нет.
Метод БИА отличается гибкостью и высокой степенью адаптируемости к конкретным задачам и объектам исследования. Локализация исследуемого участка тела определяется положением электродов на теле обследуемого. Это позволяет с помощью одного и того же прибора реализовывать методики исследования гидратации тканей, состояния клеток и других характеристик различных органов и сегментов тела in vivo. Методики расчетов в этом случае оказываются во многом сходными, так как в их основе лежат измерения одних и тех же физических величин: активной и реактивной составляющих импеданса.
Изначально спектр задач, решаемых с помощью БИА, сводился к оценке объемов водных секторов организма и значений безжировой и жировой массы. За последние годы возможности биоимпедансного анализа существенно расширились. Одним из параметров состояния органов и сегментов тела является соотношение объемов клеточной и внеклеточной жидкостей, оцениваемое с использованием БИА. Перечисленные возможности БИА используются в таких клинических приложениях, как оценка гидратации головного мозга при угрозе отека, травмированных конечностей, грудных желез, десен, мочеточника и мочеиспускательного канала. БИА дает возможность определения жизнеспособности трансплантиру
емых органов: почки, печени, роговицы глаза. Для этого используются значение фазового угла импеданса и соотношение активного и реактивного сопротивлений. Все эти применения в той или иной степени нашли отражение в данной книге.
Диагностические возможности БИА далеко не исчерпаны. Для их развития необходимы дальнейшие исследования взаимосвязей параметров импеданса с морфологическими и физиологическими характеристиками органов и тканей. Одним из направлений развития БИА является разработка методов локального анализа параметров состава тела и состояния органов и тканей. Биоимпеданс- ные анализаторы с возможностью программирования набора измерений являются необходимой технической основой для реализации этого направления. Решение задачи локализации электродов и выбора схемы измерений заданного сегмента тела нередко требует отдельного математического исследования, включающего моделирование протекания токов в трехмерных объектах с неоднородной проводимостью и выполнения Большого объема экспериментальных исследований.
С увеличением количества электродов на поверхности тела открывается перспектива изучения пространственного распределения параметров проводимости тканей организма. При таком подходе возможности биоимпедансного анализа вплотную приближаются к возможностям электроимпедансной томографии.
Другое перспективное направление развития метода — элек- троимпедансная спектроскопия. Зависимости активной и реактивной составляющих импеданса от частоты могут содержать полезную информацию о параметрах состава тела и текущем состоянии организма. В равной степени это относится к исследованиям отдельных сегментов, локальных участков тела, а также к изучению свойств биологических жидкостей и биоптатов in vitro.
Методы извлечения полезной информации из импедансного спектра пока еще мало развиты, необходимы дальнейшие исследования в этой области.
Авторы считают, что они выполнили свою задачу — дать систематизированное изложение основ и методов применения биоимпедансного анализа, и надеются, что книга будет способствовать дальнейшему распространению этого полезного метода в Биологии, медицине и других отраслях знания.