Моделювання біологічних об’єктів при розробці пристрою для транскраніальної стимуляції постійним струмом

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЗубков, С. В.
dc.contributor.authorПетрикей, О. В.
dc.contributor.authorБогайчук-Козій, І. В.
dc.date.accessioned2020-05-19T15:32:45Z
dc.date.available2020-05-19T15:32:45Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenIn medical practice, electrotherapy procedures based on the effects of currents of different frequencies are used for treatment and prophylaxis. Their mechanisms of action and characteristics of incentives in different biological structures are studied insufficiently. The actuality of work is due to thepresence of a wide range of pathological and limiting states that are subjected to treatment through physiotherapeutic effects on various parts of the nervous system, which is confirmed by studies of leading universities of the world and a significant interest of users of typical devices for • rapid recovery of physical condition (replacement of pharmacological agents); • stimulation of physical abilities of an organism (training of athletes); • stimulation of mental abilities (preparation for examinations); • treatment of speech impairment in the sensitivity of psychological and emotional state. An analysis of the paths of current propagation with non-invasive effects requires the consideration of possible biophysical mechanisms of the effect of weak current on the brain through the ankle electrodes. The amount of energy supplied to the patient and the depth of the signal penetration is a factor in the effectiveness of stimulation, because due to the correct choice of these parameters, the period of treatment decreases and the effectiveness of the procedure increases. The basic principle of neurostimulation is to obtain an optimal physiological effect under the condition of minimal side effects, which determines the use of different currents, depending on the tissue excitability and their functional state. The physical bases of transcranial stimulation by direct current are analyzed in the article. The equivalent electrical scheme of the model of the investigated object is substantiated. The behavior of biological structures is described by an equivalent electric circuit, the resistors and capacitors of which correspond to the resistance and capacitance of the membrane and the intercellular fluid. The construction and modeling was carried out in Micro-Cap 9. As a result of a computer experiment, it became clear that a cell conglomerate can be replaced by one equivalent cell: the nature of the impedance curve does not change, and only its spreading varies.uk
dc.description.abstractruВ медицинской практике для лечения и профилактики применяют электротерапевтические процедуры, основанные на действии токов различной частоты. Механизмы их действия и характеристики стимулов в различных биологических структурах исследованы недостаточно. Актуальность работы обусловлена наличием широкого круга патологических и предельных состояний, которые поддаются лечению путем физиотерапевтических воздействий на различные звенья нервной системы, что подтверждается исследованиями ведущих университетов мира и в значительной заинтересованностью пользователей типовых аппаратов для: • быстрого восстановления физического состояния (замена фармакологических средств); • стимуляции физических возможностей организма (тренировки спортсменов) • стимуляции умственных способностей (подготовка к экзаменам) • лечение нарушения речи, движений, чувствительности, психологического и эмоционального состояния. Анализ путей распространения тока при неинвазивном влиянии требует учета возможных биофизических механизмов действия слабого тока на мозг через кожные электроды. Количество энергии, что подают на пациента и глубина проникновения сигнала - являются факторами эффективности стимуляции, поскольку за счет корректного выбора этих параметров, уменьшается период лечения и увеличивается результативность процедуры. Основной принцип нейростимуляции заключается в получении оптимального физиологического эффекта при минимальном побочном действии, что определяет использование различных токов в зависимости от возбудимости тканей и их функционального состояния. В статье проанализированы физические основы транскраниальной стимуляции постоянным током. Обосновано эквивалентную электрическую схему модели иcследуемого объекта. Поведение биологических структур описано эквивалентной электрической схемой, резисторы и конденсаторы которой соответствуют сопротивлению каналов и емкости мембраны и межклеточной жидкости. Построение и моделирование которой осуществлено в Micro-Cap 9. В результате компьютерного эксперимента получили, что конгломерат клеток можно заменить одной эквивалентной клеткой: характер кривой импеданса не меняется, а меняется только ее разброс.uk
dc.description.abstractukУ медичній практиці для лікування та профілактики застосовують електротерапевтичні процедури, основані на дії струмів різної частоти. Механізми їхньої дії та характеристики стимулів у різних біологічних структурах досліджені недостатньо. Актуальність роботи зумовлена наявністю широкого кола патологічних і граничних станів, які піддаються лікуванню шляхом фізіотерапевтичних впливів на різні ланки нервової системи, що підтверджується дослідженнями провідних університетів світу і значною зацікавленістю користувачів типових апаратів для: • швидкого відновлення фізичного стану (заміна фармакологічних засобів); • стимуляції фізичних можливостей організму (тренування спортсменів); • стимуляції розумових здібностей (підготовка до екзаменів); • лікування порушення мови рухів чутливості психологічного та емоційного стану. Аналіз шляхів поширення струму при неінвазивному впливі вимагає врахування можливих біофізичних механізмів дії слабкого струму на мозок через нашкірні електроди. Кількість енергії, що подаємо на пацієнта та глибина проникнення сигналу – є факторами ефективності стимуляції, оскільки, за рахунок коректного вибору цих параметрів, зменшується період лікування та збільшується результативність процедури. Основний принцип нейростимуляції полягає в отриманні оптимального фізіологічного ефекту за умови мінімальної побічної дії, що визначає використання різних струмів залежно від збуджуваності тканин та їхнього функціонального стану. У статті проаналізовано фізичні основи транскраніальної стимуляції постійним струмом. Обґрунтовано еквівалентну електричну схему моделі досліджуваного об’єкту. Поведінку біологічних структур описано еквівалентною електричною схемою, резистори і конденсатори якої відповідають опору і ємності мембрани та міжклітинної рідини, побудова та моделювання якої здійснено в Micro-Cap 9. В результаті комп’ютерного експерименту з’ясовано, що конгломерат клітин можна замінити однією еквівалентною клітиною: характер кривої імпедансу не змінюється, а змінюється лише її розкид.uk
dc.format.pagerangeС. 23-28uk
dc.identifier.citationЗубков, С. В. Моделювання біологічних об’єктів при розробці пристрою для транскраніальної стимуляції постійним струмом / Зубков С. В., Петрикей О. В., Богайчук-Козій І. В. // Біомедична інженерія і технологія. – 2018. – № 1(1). – С. 23–28. – Бібліогр.: 10 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-8974.2018.1(1).152112
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33649
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceБіомедична інженерія і технологія, 2018, № 1(1)uk
dc.subjectнейростимуляціяuk
dc.subjectтранскраніальна стимуляціяuk
dc.subjectеквівалентна схема клітиниuk
dc.subjectімпеданс біологічного об’єктуuk
dc.subjectпрограмне середовище MicroCap 9uk
dc.subjectметод Монте-Карлоuk
dc.subjectneurostimulationen
dc.subjecttranscranial stimulationen
dc.subjectequivalent cell patternen
dc.subjectimpedance of a biological objecten
dc.subjectMicroCap 9 software environmenten
dc.subjectMonte Carlo methoden
dc.subjectнейростимуляцияru
dc.subjectтранскраниальная стимуляцияru
dc.subjectэквивалентная схема клеткиru
dc.subjectимпеданс биологического объектаru
dc.subjectпрограммная среда MicroCap 9ru
dc.subject.udc681.785uk
dc.titleМоделювання біологічних об’єктів при розробці пристрою для транскраніальної стимуляції постійним струмомuk
dc.title.alternativeModeling of biological objects in the design of a device for transcranial stimulation with direct currenten
dc.title.alternativeМоделирование биологических объектов при разработке устройства для транскраниальной стимуляции постоянным токомru
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
BmET-2018-1_p23-28.pdf
Розмір:
418.37 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Біомедична інженерія і технологія, № 1(1)