Mikrostimulátor
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Teoretická část diplomové práce se věnuje vysvětlení dějů, ke kterým dochází při stimulaci tkání elektrickým proudem. K popisu jevů na molekulární a buněčné úrovni je využito významné analogie s elektrickými obvody. Modely membrány a buňky jsou nezbytné pro porozumění chování komplexnějších útvarů, jakými jsou tkáně a orgány. Značná pozornost je pak věnována objasnění podmínek elektrického dráždění, při nichž se dostaví odpověď stimulované oblasti. Dále je rozebrána problematika kumulativního účinku podprahové stimulace. Jsou nastíněny mechanismy obvyklých léčebných účinků elektroterapeutických metod. Rešerše poskytuje podklady pro praktickou část práce – návrh mikrostimulátoru. Zkoušky elektromagnetické kompatibility a elektrické bezpečnosti, provedené Institutem pro testování a certifikaci, a. s., ověřují vlastnosti zkoušeného zařízení a dodržení všech požadavků norem na konstruované zařízení. Mechanismus působení mikrostimulace na živý organismus je zkoumán experimentálně na koních ve spolupráci s Veterinární a farmaceutickou univerzitou. K objektivnímu posouzení léčebného účinku mikrostimulace je poprvé využito měření s termodynamickými sondami. Pomocí miniaturních sond, umístěných na předních končetinách koně, jsou snímány změny tepelné aktivity, přičemž pouze jedna končetina je v bezprostřední blízkosti sondy stimulována, zatímco druhá je označena jako referenční. Srovnání a statistické vyhodnocení naměřených signálů by mohlo poskytnout detailnější pohled na tepelné změny uvnitř stimulované oblasti, které významně souvisí s prokrvením končetiny, a tím i s podporou redukce otoku. Průběh experimentu, který se zabývá vlivem mikrostimulace na otoky končetin koní, způsobených lehčími úrazy (tendinitidy, distorze aj.), je dokumentován formou fotografií, popř. videozáznamů, na základě nichž by bylo možné posoudit prospěšnost stimulace v dané aplikaci.
The theoretical part of the thesis deals with the explanation of the actions that occur during the stimulation of tissues with the electric current. A significant analogy with electrical circuits is used to describe the phenomena at the molecular and cellular level. The models of membrane and cell are necessary for understanding the behaviour of more complex structures, such as tissues and organs. A considerable attention is paid to the conditions of electrical stimulation which bring about response in the stimulated area. Next, the cumulative effect of the subthreshold stimulation is analysed. The mechanisms of common treatment effects of the electrotherapeutic methods are outlined. The research results in the practical part of the thesis – the design for a microstimulator. Properties of the microstimulator and compliance with standard requirements are verified by testing the electromagnetic compatibility and electrical safety, conducted by the Institute for testing and certification, JSC. The effects of microstimulation on living organisms are experimentally investigated on horses, in collaboration with the Veterinary and Pharmaceutical University. For the first time, thermodynamic sensors are used for the objective assessment of the microstimulation therapeutic effect. These miniature sensors are placed on the horse´s front legs and monitor the changes in thermal activity while only one limb is really stimulated and the other is just considered as a reference. Comparison and statistical evaluation of the measured signals could provide a more detailed view of the thermal changes within the stimulated area, which is significantly related to blood circulation in limbs, and with the support of the reduction of edema. The course of the experiment which deals with the effect of microstimulation on edema of the horse´s legs caused by minor injuries (tendinitis, sprains, etc.), is documented in photographs or videos that are significant for possible evaluation of the effectiveness of the stimulation in this application.
The theoretical part of the thesis deals with the explanation of the actions that occur during the stimulation of tissues with the electric current. A significant analogy with electrical circuits is used to describe the phenomena at the molecular and cellular level. The models of membrane and cell are necessary for understanding the behaviour of more complex structures, such as tissues and organs. A considerable attention is paid to the conditions of electrical stimulation which bring about response in the stimulated area. Next, the cumulative effect of the subthreshold stimulation is analysed. The mechanisms of common treatment effects of the electrotherapeutic methods are outlined. The research results in the practical part of the thesis – the design for a microstimulator. Properties of the microstimulator and compliance with standard requirements are verified by testing the electromagnetic compatibility and electrical safety, conducted by the Institute for testing and certification, JSC. The effects of microstimulation on living organisms are experimentally investigated on horses, in collaboration with the Veterinary and Pharmaceutical University. For the first time, thermodynamic sensors are used for the objective assessment of the microstimulation therapeutic effect. These miniature sensors are placed on the horse´s front legs and monitor the changes in thermal activity while only one limb is really stimulated and the other is just considered as a reference. Comparison and statistical evaluation of the measured signals could provide a more detailed view of the thermal changes within the stimulated area, which is significantly related to blood circulation in limbs, and with the support of the reduction of edema. The course of the experiment which deals with the effect of microstimulation on edema of the horse´s legs caused by minor injuries (tendinitis, sprains, etc.), is documented in photographs or videos that are significant for possible evaluation of the effectiveness of the stimulation in this application.
Description
Keywords
RC modely buňky, mikroproudová a vysokonapěťová pulzní terapie, podprahová stimulace, mikrosekundové a nanosekundové impulsy, terapie salvami impulsů, cytotoxicita elektrostimulace, norma ČSN EN 60601-1, termodynamická senzorika, algoritmus Longest Common Subsequences, prokrvení a otoky končetin koní., RC cell models, Microcurrent and High-voltage pulsed current therapy, subthreshold stimulation, microsecond and nanosecond pulses, burst therapy, cytotoxicity of electrostimulation, EN 60601-1 Standard, thermodynamic sensor, Longest Common Subsequences algorithm, blood circulation and edema of the horse´s legs.
Citation
NEDVĚDOVÁ, M. Mikrostimulátor [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Biomedicínské inženýrství a bioinformatika
Comittee
prof. Ing. Ivo Provazník, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Jana Kolářová, Ph.D. (místopředseda) prof. Pharm.Dr. Petr Babula, Ph.D. (člen) doc. RNDr. Jaromír Baštinec, CSc. (člen) Ing. Vratislav Harabiš, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2012-06-06
Defence
Studentka prezentovala výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Doc. Kolářová položila otázku: v jakém prostředí jste dělala dynamické programování? Doc. Baštinec položil otázku: bude vy nebo někdo pokračovat ve vaší práci? Prof. Provazník položil otázku: jak jste volila nastavení mikroimpulzů? Studentka obhájila diplomovou práci a odpověděla na otázky členů komise a oponenta.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Přístup k plnému textu prostřednictvím internetu byl licenční smlouvou omezen na dobu 10 roku/let