Импеданс — это комплексное электрическое сопротивление между двумя точками. Изменение импеданса биологических тканей человека позволяет диагностировать различные патологии и заболевания. Биоимпедансный анализ состава тела помогает контролировать состояние липидного, белкового и водного обмена организма, и в связи c этим представляет интерес для врачей различных специальностей.

Как сделать биоимпедансный анализ эффективнее и доступнее, задумались в Центре перспективных исследований и разработок НИИ Физики Южного федерального университета. Научные сотрудники отделения сегнетопьезоматериалов, приборов и устройств Игорь Швецов, Наталья Швецова и Анна Резниченко под руководством доктора физико-математических наук Андрея Рыбянца провели исследование «Биоимпедансный анализ состояния поверхностных тканей пациента». Помощь в анализе импедансных спектров оказывала их коллега из Донского государственного технического университета кандидат физико-математических наук Наталия Колпачева.

«Биоимпендансная диагностика используется в России весьма ограничено и, в основном, для оценки состояния тела пациента в целом. Вся диагностическая аппаратура является импортной и дорогостоящей. Также, с использованием существующих методов — зондов и накладных электродов — затруднены измерения локальных сегментов тела, а при помощи разработанного нами модуля можно провести диагностику кожи и подкожной жировой ткани на произвольных участках тела пациента», — поделился один из авторов исследования, Игорь Швецов.

Игорь Шевцов — лауреат президентской стипендии молодым ученым, и это не единственное исследование на стыке физики и медицины, в котором он принимает участие. В мае 2021 года он запатентовал прибор для подтяжки кожи, лечения целлюлита и удаления подкожного жира с помощью радиочастотного тока и ультразвука. Сейчас изобретение проходит клинические испытания, и к тому времени, когда оно станет доступно косметологическим клиникам, у НИИ Физики ЮФУ будет патент ещё и на биоимпедансный диагностический модуль, делающий такие процедуры контролируемыми и безопасными.

Молодой ученый отметил, что работать с данным аппаратом довольно просто, и этому можно будет обучить любого сотрудника медицинского учреждения: модуль закрепляется на исследуемом участке кожи с помощью вакуумной фиксации, сам же зонд представляет собой вакуумную чашку, в корпус которой вмонтированы центральный и кольцевой измерительные электроды, а также соединительные кабели. Перед тем как измерять биоимпеданс пациента, прибор нужно откалибровать на эталонных растворах этилового спирта и водных растворах хлорида натрия.

Разработанная конструкция, как и конфигурация электродов, принципиально совместима и может быть использована для радиочастотного терапевтического воздействия на поверхностные ткани пациента с одновременным биоимпедансным контролем процесса.

«В дальнейшем планируется создание универсального комбинированного диагностико-терапевтического модуля для ультразвуковой и биоимпедансной диагностики и терапии поверхностных тканей посредством одновременного воздействия радиочастотным током и ультразвуковыми цилиндрическими стоячими волнами. Потребность в такого рода аппарате высока, поскольку с его помощью можно будет проводить и точечное исследование определенных участков тела, и последующее лечение выявленных патологий», — рассказал Игорь Швецов.

Испытания диагностического модуля проводились на добровольцах. В результате была продемонстрирована работоспособность нового метода: импедансный спектр биологической ткани кардинально изменяется при терапевтической обработке. Расшифрованный спектр показывает, имеет ли место лизис жировой ткани, некроз, коагуляция, кровенаполнение или изменение содержания межклеточной и внутриклеточной жидкости.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда и стипендии Президента РФ молодым учёным, его результаты опубликованы в издании «Письма в журнал технической физики».