Технические науки/6. Электротехника и радиоэлектроника

М.т.н. Воробей А.М., Островская В.В., д.м.н. Стебунов С.С.

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Республика Беларусь

Исследование и анализ импеданса и температуры участка кожи на ладони

Повышенное или избыточное потоотделение врачи называют гипергидрозом. Для диагностирования гипергидроза воспользуемся таким параметром кожи как проводимость. Сопротивление кожных покровов зависит от многих факторов, в том числе и влажности кожи. Чем больше пота выделяется на ладонях, тем выше проводимость кожи.

В экспериментах для измерения комплексного сопротивления участка ладони использовался измеритель иммитанса Е7-14, который формирует сигнал переменного тока определенной частоты между измерительным и контрольным электродами, после чего определяет полное сопротивление между электродами посредством измерительного блока. На исследуемый участок накладывались два электрода, жестко закрепленные между собой, один из которых служит для подведения тока, а второй является измерительным (рисунок 1).

Измерения проводились на заранее выбранном участке на внутренней стороне ладони, в трех точках, находящихся в непосредственной близости друг от друга (рисунок 2).

Рисунок 1 – Схема двухэлектродного подключения

Рисунок 2 – Внутренняя сторона ладони

Для определения оптимальной частоты переменного тока в исследованиях приняло участие 8 человек. Измерение комплексного сопротивления сухой ладони проводилось на частотах 0,1; 1 и 10 кГц. В результате исследования получена зависимость импеданса от частоты тока (рисунок 3). В результате экспериментов установлено, что при увеличении частоты подаваемого на электроды напряжения, импеданс биоткани уменьшается за счет уменьшения емкостного сопротивления.

Рисунок 3 – Экспериментально полученная зависимость усредненного импеданса участка ладони от частоты тока

Статистическая обработка значений импеданса, измеренных на разных частотах, показала, что наиболее достоверными являются значения, измеренные на частотах 1 и 10 кГц. Ошибка среднего в этих выборках составила 42,07 и 4,06 соответственно.

Далее исследования проводились на частоте 1 кГц, так как при использовании сигнала более высокой частоты на величину электрокожного сопротивления существенное влияние оказывают сопротивление подкожных тканей и электрохимические реакции, происходящие при наложении электродов.

Дальнейшие измерения проводились как на сухой коже, так и на увлажненной (потной). Для того чтобы вызвать естественное потение ладоней испытуемые надевали резиновую перчатку, плотно прилегающую к руке, и выполняли упражнения с кистевым эспандером в течение 1 минуты. В исследованиях приняло участие 20 человек.

Гистограмма, изображенная на рисунке 4, показывает величину импеданса сухой и потной ладони в каждом опыте.

Рисунок 4 — Величина импеданса сухой и потной ладони в каждом опыте

В результате обработки данных получены три равноинтервальные группы (рисунки 5 и 6): 1 группа — испытуемые с низким значением импеданса, 2 группа — испытуемые со средним значением импеданса, 3 группа — испытуемые с высоким значением импеданса.

Рисунок 5 — Распределение импеданса сухой кожи по группам

Рисунок 6 — Распределение импеданса потной кожи по группам

Для каждой группы посчитывался доверительный интервал для среднего значения импеданса (таблицы 1 и 2).

Таблица 1 — Доверительный интервал для 3 групп (сухая кожа)

№ группы	Zmin, кОм	Zmax, кОм	Доверительный интервал, кОм
1	175,37	308,87	242,12 66,75
2	494,00	883,56	688,78 194,78
3	650,02	1658,12	1154,07 504,05

Таблица 2 — Доверительный интервал для 3 групп (потная кожа)

№ группы	Zmin, кОм	Zmax, кОм	Доверительный интервал, кОм
1	51,09	94,61	72,85 21,76
2	141,83	370,91	256,37 114,54
3	502,98	752,02	627,5 124,52

Из таблиц видно, что для большинства испытуемых импеданс сухой кожи находится в пределах от 175,37 до 308,87 кОм (1 группа), потной кожи — в пределах от 51,09 до 94,61 кОм (1 группа).

Проведены исследования импеданса и температуры участка кожи на ладони людей, страдающих гипергидрозом. В исследованиях приняло участие 2 человека, обратившееся с жалобами на повышенную потливость ладоней: пациент №1 — мужчина 21 года, летом 2010 года использовал внутрикожное введение ботулинического токсина типа А (инъекция Ботокса); пациент №2 — девушка 19 лет, за три дня до проведения исследования использовала антиперсперанты.

Измерение полного сопротивления и температуры исследуемого участка кожи производилось сразу по приезду пациентов. Далее испытуемым предлагалось вымыть руки с мылом и дождаться полного высыхания, если это было возможным (в течение 2 минут). Дальнейшие измерения проводились в течение 20 минут через каждые 2 минуты.

На рисунках 7 и 8 представлены графики изменения импеданса и температуры кожи больных гипергидрозом во времени.

Рисунок 7 — Изменения температуры кожи во времени

Рисунок 8 — Изменения импеданса кожи во времени

Полученные графики показывают, что полное сопротивление и температура участка ладони человека больного гипергидрозом изменяется во времени скачкообразно, в зависимости от психофизиологического состояния на данный промежуток времени.

Из графиков видно, что импеданс участка кожи до мытья рук у обоих пациентов ниже, чем после мытья (для пациента №1 до мытья рук Z=16,51 кОм, после мытья — Z=87,31 кОм; для пациента №2 до мытья — Z=427,43 кОм, после мытья — Z=657,63 кОм).

Проведенные эксперименты показали, что импеданс исследуемого участка кожи пациента №1 значительно меньше импеданса того же участка здорового человека. Среднее значение импеданса пациента №1 составило 92,32 кОм (тогда как человека с нормальным потоотделением — 480,06 кОм). Полученное значение находится в доверительном интервале значений импеданса здоровых людей после выполнения физических упражнений (таблица 2 группа 1).

Среднее же значение импеданса пациента №2 составило 559,59 кОм, что больше чем у здорового человека. То есть чрезмерной потливости у данного пациента нет, но он убеждает, что у него гипергидроз. Это можно объяснить следующим образом: либо испытуемый преувеличивает свой недуг, либо это действие антиперсперантов. В любом случае необходимо провести измерения повторно.

Также из графиков видно, что измерение импеданса исследуемого участка кожи во времени является более информативным параметром по сравнению с измерением температуры данного участка.

Таким образом, исследование импеданса кожных покровов людей с нормальным потоотделением и людей, страдающих гипергидрозом (чрезмерной потливостью), позволяет объективно определить интенсивность потоотделения.

Дальнейшие исследования позволят усовершенствовать методику диагностики и отбора пациентов для оперативного лечения.