МОДЕЛЮВАННЯ БІОЛОГІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ ПРИ РОЗРОБЦІ ПРИСТРОЮ ДЛЯ ТРАНСКРАНІАЛЬНОЇ СТИМУЛЯЦІЇ ПОСТІЙНИМ СТРУМОМ

Автор(и)

  • Станіслав Зубков Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine
  • Олена Петрикей Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine
  • Інна Богайчук-Козій Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/2617-8974.2019.2.185339

Ключові слова:

нейростимуляція, транскраніальна стимуляція, еквівалентна схема клітини, імпеданс біологічного об’єкту, програмне середовище MicroCap 9, метод Монте-Карло

Анотація

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

Посилання

Можно ли подключить мозг к батарейке? [Електронний ресурс] – Режим доступа до ресурсу: http://www.mindmachine.ru/articles/brain-battery.htm.

Транскраниальная электростимуляция: сильные эффекты слабого тока [Електронний ресурс] – Режим доступа до ресурсу: http://www.neurotechnologies.ru/articles/tdcs.

Шубина Н. Научные исследования tDCS [Електронний ресурс] / Н. Шубина, Т. Глинин // Livejournal. – 2016. – Режим доступу до ресурсу: http://m-batin.livejournal.com/170713.html.

О методе транскраниальной электростимуляции [Електронний ресурс] // НейростимуляторBrainstorm. – 2016. – Режим доступу до ресурсу: https://mybrainstorm.ru/wp-content/uploads/2017/01/BRAINSTORM_Method.pdf.

Купирование болевых синдромов [Електронний ресурс] // "МедРакурс". – 2016. – Режим доступу до ресурсу: http://medrakurs63.ru/uslugi/kupirovanie-bolevykh-sindromov-v-nevrologii-i-drugikh-oblastyakh-meditsiny.

ТЭС-терапия (транскраниальная электростимуляция) [Електронний ресурс] // "Медракурс". – 2014. – Режим доступу до ресурсу: http://medrakurs.ru/metod_rakurs/metody_lechebnogo_vozdejstviya/tes_terapiya/.

Овчинников Н. Разгон для мозга [Електронний ресурс] / Николай Овчинников // Apparat. – 2017.–Режим доступу доресурсу: https://apparat.cc/world/brainhacking/.

Леонов С. Д. Импедансометрия селезенки [Електронний ресурс] / С. Д. Леонов, И. М. Прудников, А. В. Смородинов. – 2006. – Режим доступу до ресурсу: http://www.sci.rostelecom67.ru/user/sgma/MMORPH/N-12-html/smorodinov/smorodinov.htm.

Анданченко М. В. Вимірювання імпедансу біологічних тканин [Електронний ресурс] / М. В. Анданченко, М. М. Мілих – Режим доступу до ресурсу: http://www.rusnauka.com/14_ENXXI_2014/Tecnic/6_169534.doc.htm.

Основные сведения о программе схемотехнического анализа Micro-Cap 9 [Електронний ресурс] – Режим доступу до ресурсу: https://studfiles.net/preview/2927700/.

Камкин А. Г. Глава 3. Синапсы / А. Г. Камкин, И. С. Киселева // Атлас по физиологии / А. Г. Камкин, И. С. Киселева., 2010. – С. 408.

Смолянинов В.В. Математические модели биологических тканей / В. В. Смолянинов., 1980. – ("Теоретическая и прикладная биофизика").

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-11-28

Номер

Розділ

Статті