Определение оптимальной геометрии электродной системы

На этом этапе рассчитывалось наиболее оптимальное расположение электродов в системе отведения, располагаемой на веке. В рамках этой задачи рассматривалось два основных условия, влияющие на результаты исследований: через сосудистые структуры глаза должно протекать как можно больше тока и диапазон измеряемых напряжений должен быть максимально возможным.

Рисунок 2.15 - Алгоритм определения оптимального распложения электродов в электродной системе

Исследовалось распределение плотности тока в слоях модели для различного межэлектродного расстояния. Все электроды располагались в одной плоскости. Начальное расстояние между парами электродов (потенциальным и токовым) выбрано равным 8 мм. Электроды располагаются попарно симметрично относительно переднезадней оси глазного яблока вдоль глазной щели. На Рисунок 2.16 показан характерный вид распределения плотности тока в тканях глаза. Наибольшая плотность тока в тканях глаза наблюдается в области передней камеры. Это обусловлено высокой проводимостью жидкости, которая её заполняет. Значения плотности тока в сосудистом слое меньше. Достаточно резкое изменение плотности тока на границе слоев века и жировой ткани обусловлено существенной разницей в их значениях проводимости.

Моделирование проводилось с шагом один мм на дистанции от 4 до 18 мм между потенциальными электродами. Варьировалось расстояние между потенциальными электродами при фиксированном расстоянии между токовым и потенциальным электродами. Проанализировано изменение плотности тока через сосудистый слой модели в зависимости от различного межэлектрДнко расстояния относительно плотности тока проходящей через все глазное яблоко.

Рисунок 2.16 - Характерынй вид распределения токов

Результаты показывают, что в диапазоне от 4 до 13 мм между потенциальными электродами относительная плотность тока изменяется не более

чем на 0,01% на каждый шаг (см. Рисунок 2.17). Начиная с 14 мм, наблюдается резкий провал значения рассматриваемого параметра, это связано с тем, что токовые электроды выходят за границы мягких тканей и глазницы.

В тоже время регистрируемая разность потенциалов на соответствующих электродах возрастает со значения 0,065В до 0,220В, увеличиваясь на 7-8% с каждым шагом. На графике напряжения так же наблюдается резкий провал, связанный с эффектом глазницы. Таким образом, оптимальным расположением является установка токовых электродов на расстоянии 29 мм друг от друга, когда расстояние между потенциальными электродами составляет 13 мм.

Этот результат согласуется с результатом, полученным на однослойной модели, когда рассчитанное расстояние составило 26,5 мм между электродами. Т.е. получено более корректное решение с учетом тетраполярной системы отведения и более подробного описания исследуемого биообъекта.

Рисунок 2.17 - Результаты моделирования для определения положения электродов: а) плотность тока в сосудистом слое относительно плотности тока всего глазного яблока; б) регистрируемая разность потенциалов (вертикальной линией отмечено оптимальное расстояние между потенциальными электродами)

Следующим этапом было рассмотрение различного положения потенциальных электродов в зафиксированном расположении токовых электродов. Для выбранного положения токовых электродов 29 мм изменялось положение потенциальных в пределах от 8 до 13 мм. Полученные результаты показывают, что

плотность тока в сосудистом слое и веке с каждым шагом изменяется не более чем на 0,3%, что соотносится с использованием в нашем случае тетраполярной методики наложения электродов, при которой потенциальные электроды влияют на равномерность распределения плотности тока в нижележащей ткани.

Разность потенциалов на электродах изменяется схожим образом, как и на предыдущем этапе моделирования, но регистрируемое напряжение несколько ниже (см. Рисунок 2.18). Т.е. увеличение расстояния между токовыми и потенциальными электродами является нецелесообразным.

В связи с вышеописанными результатами моделирования в качестве оптимального расположения было принято следующее: расстояние между потенциальными электродами - 13 мм, между токовыми - 29 мм. Электроды устанавливаются на веко вдоль глазной щели, пары электродов располагаются симметрично относительно переднезадней оси глаза (см. Рисунок 2.19).

Рисунок 2.18 - Напряжение на потенциальных электродах при их различном взаиморасположении

Следует отметить, что рассчитанное в модели значение базового импеданса составляет около 53,6 Ом, что коррелирует с реальными значениями, получаемыми экспериментально при проведении ТП РОГ исследования - около 35 Ом. Это подтверждает, что сформированная математическая электрофизическая модель

разработана с высокой вероятностью корректно, и ей можно пользоваться для моделирования реографического исследования.

Рисунок 2.19 - Принятое положение электродов

Корректность разработанной многослойной модели так же косвенно подтверждается тем, что рассчитанное значение влияния первого слоя (века) коррелирует с результатами, полученными на двухслойной модели. В модели задавалось изменение удельного сопротивления тканей века на 0,1% и изменение удельного сопротивления тканей глаза на 0,3%. Расчеты показали, что амплитуда реографической волны с учетом кровоснабжения века составляет 50 мОм, а без него 47,5 мОм. Таким образом, согласно результатам моделирования, на многослойной модели глаза кровоснабжение века вносит вклад в амплитуду реографического сигнала не более 5%.

Полученные численные значения амплитуды реографического сигнала так же коррелируют с экспериментальными результатами, где в норме амплитуда сигнала ТП РОГ составляет 57.7 мОм (см. глава 4), что дополнительно подтверждает корректность разработанной модели.

2.5.3.