MODELING OF BIOLOGICAL OBJECTS IN THE DESIGN OF DEVICE FOR TRANSCRANIAL STIMULATON WITH DIRECT CURRENT

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biomedical engineering and technology; № 2 (2019); 60-65
Биомедицинская инженерия и технология; № 2 (2019); 60-65
Біомедична інженерія і технологія; № 2 (2019); 60-65
ISSN: 2617-8974
Popis: In 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 areanalyzed 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
У 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 подається 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 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
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: