ИСТИНА

Одним из современных методов определения компонентного состава тела человека in vivo является биоимпедансный анализ, применяемый в биологии и медицине для характеристики гидратации тела, оценки жировой, мышечной массы и других значимых параметров состояния организма. Измеряется полное электрическое сопротивление (импеданс) тела переменному току низкой интенсивности на одной или нескольких частотах. На практике чаще используется четырехполярная схема измерений с двумя парами токовых и потенциальных электродов. Оценки состава тела получают благодаря различиям электропроводности органов и тканей организма на основе предположения об упрощенной цилиндрической геометрии тела. Для обоснования применимости метода необходимо решение задач о распределении электрического потенциала в неоднородной среде с использованием численного моделирования. В работе описаны и реализованы основные этапы построения высокоразрешающей трехмерной геометрической модели тела человека и моделирования биоимпедансных измерений. Сегментированная модель тела человека получена на основе базы данных медицинских изображений срезов туловища мужчины из проекта Visible Human и частично сегментированной модели туловища путем применения полуавтоматических методов сегментации. Для построения конформной расчетной сетки к сегментированной модели применялись методы сглаживания, алгоритм тетраэдризации Делоне и специализированные алгоритмы постобработки. Полученная таким способом расчетная сетка содержит 3 млн 200 тыс тетраэдров. Реализована численная схема решения уравнения Пуассона с неоднородными коэффициентами проводимости на построенной сетке. Выполнены расчеты полей тока и потенциала для ряда схем измерений, применяемых в биоимпедансном анализе и реографии. Для оценки вклада различных органов и тканей в результат измерений использована функция чувствительности, равная скалярному произведению относительных плотностей тока для рассматриваемой схемы измерений и схемы, полученной путем инверсии токовых и измерительных цепей. Предложенная технология моделирования может быть использована для развития методов локального анализа параметров тела и состояния тканей и органов на основе биоимпедансной диагностики.