Zastosowanie syntezy i analizy obwodów elektrycznych do wyznaczania oporów naczyniowych tkanki mózgowej

• Autorzy: Muc A. , Szarmach A. , Szurowska E. , Dzierżanowski J.

Identyfikatory

DOI

10.14313/PAR_205/107

Warianty tytułu

EN

The use of the synthesis and analysis of the electrical circuits for determining the brain tissue vascular resistance

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono schemat obwodowy odwzorowujący przepływ krwi przez tkankę mózgową oraz metodę identyfikacji jego parametrów elektrycznych na podstawie rzeczywistych danych medycznych otrzymanych w wyniku zastosowania nieinwazyjnych procedur zabiegowych. Celem modelowania i identyfikacji jest usprawnienie diagnostyki patologii mózgowych o podłożu naczyniowym. Podczas identyfikacji uwzględniono średnie wartości regionalnego przeływu krwi (rCBF) i ciśnienia tętniczego (MAP), którym w schemacie obwodowym odpowiada stały prąd i napięcie. Dysponując jedynie stałym napięciem i prądem syntezowano obwód prądu stałego, w którym rezystancjom odpowiadają wypadkowe opory naczyniowe warstw skanowanej tkanki mózgowej. Praca została wykonana w ramach projektu „Interdyscyplinarna kadra akademicka na rzecz rozwoju gospodarki opartej na wiedzy” współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

EN

In this study, the results of computed tomography perfusion (p-CT) was used to create a model of blood flow through the brain tissue as a constant current circuit. The equivalent electric circuit of the blood flow has been developed on the basis of similarities between electrical engineering and haemodynamics. Created model allows us to determine the additional hemodynamic brain blood flow in the form of resistance. The resistances in circuit are corresponding to vascular resistance for the individual layers and the entire scanned area of the brain. The mathematical model that results from the electric circuit, allows the analysis of the relationship between the layers of p-CT. The purpose of the modeling of brain tissue using an electrical circuit and then the identification of his parameters is a need to improve the diagnosis of cerebral vascular pathology. This work was financially supported by the European Community from the European Social Fund within the INTERKADRA project.

Słowa kluczowe

PL

synteza obwodów; zastępczy schemat obwodowy; tkanka mózgowa; perfuzja TK

EN

synthesis of circuits; equivalent electric circuit; brain tissue; perfusion TC

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Robotyka
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 18, nr 3
• Strony: 107--111
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Muc A.

• Polsko-Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych, Wydział Informatyki w Gdańsku

autor

Szarmach A.

• II Zakład Radiologii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego w Gdańsku

autor

Szurowska E.

• II Zakład Radiologii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego w Gdańsku

autor

Dzierżanowski J.

• Klinika Neurochirurgii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego w Gdańsku

Bibliografia

• 1. Muc A., Identyfikacja i analiza paramentów obwodu elektrycznego zasilanego pulsacyjnie odwzorowującego krwiobieg nerki, Rozprawa doktorska, Politechnika Gdańska, Gdańsk 2008.
• 2. Matulewicz W., Modelowanie krwiobiegu za pomocą obwodu elektrycznego, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2010.
• 3. Daley M., Narayanan N., Leder Ch., Model derived assessment of cerebrovascular resistance and cerebral blood flow following traumatic brain injury, Exp Bio Med, 235(4) 2010, 539-545.
• 4. Cieślicki K., Modelowanie przepływu krwi w tętnicach zasilających mózgowia, „Pomiary Automatyka Robotyka” R. 13, nr 2/2009, 96-104.
• 5. Cieslicki K., Cieśla D., Investigations of flow and pressure distributions in physical model of the Circle of Willis, „Journal of Biomechanics”, vol. 38, no 11, 2005, 2302-2310.
• 6. Cieśla D., Cieślicki K., Autoregulation of the Cerebral Blood Flow. A Triple Modelling Study, „Polish Journal of Medical Physics and Engineering”, vol. 9, 2003, 911-925.
• 7. Czosnyka M., Smielewski P., Lavinio A., Pickard J.D., Panerai R., An assessment of dynamic autoregulation from spontaneous fluctuations of cerebral blood flow velocity: a comparison of two models, index of autoregulation and mean flow index, Anesth Analg, 106/2008, 234-239.
• 8. Gielecki J., Cieśla D., Kozłowska H., Żurada A., Machnik J., Symulacja przepływu krwi w naczyniach mózgowia w modelu rezystancyjnym z uwzględnieniem autoregulacji, [w:] materiały II Krajowej Konferencji „Modelowanie i symulacja’ 2002” Kościelisko 2002, 381-388.
• 9. King M., Bultmann E., Bode-Schnurbs L., Image quality in CT perfusion imaging of the brain. The role of iodine concentration, “European Radiology” 17(1)/2007, 39-47.
• 10. Cianfoni A., Colosimo C., Basile M. et al., Brain perfusion CT: principles, technique and clinical applications, “La Radiologia Medica” 112(8)/2007, 1225-1243.
• 11. Cuenod CA, Balvay D., Perfusion and vascular permeability: basic concepts and measurement in DCE-CT and DCE-MRI. Diagn Interv Imaging, 94(12)/2013, 1187-1204.
• 12. Kambadakone A.R., Sahani D.V., Body perfusion CT: technique, clinical applications and advances, “Radiologic clinics of North America” 47(10)/2009, 161-178.
• 13. Nguyen G.T., Coulthard A., Wong A. at al., Measurement of blood-brain barrier permeability in acute ischemic stroke using standard first-pass perfusion CT data. Neuroimage Clin. 2013 Apr 22;2:658-662.
• 14. Szarmach A. i in., Evaluation of changes In the parameters of brain tissue perfusion in muli-slice computed tomography in patients after carotid artery stenting, “Pol J Radiol” 76(3)/2011.
• 15. Muc A., Matulewicz W., Retkowski M., Wyznaczanie względnej i bezwzględnej wartości zmian rezystancji zastępczego krwiobiegu nerki, „Pomiary Automatyka Kontrola” 4/2007, 84-86.
• 16. Muc A., Matulewicz W., Retkowski M., Metoda grafów wiązań w zastosowaniu do opracowania szczególnego obwodu elektrycznego, „Przegląd Elektrotechniczny” 9/2008, 170-173.
• 17. www.mathworks.com
• 18. www.mathcad.pl.