Вивчення реологічних властивостей цільної крові, з точки зору фізичних принципів методу низькочастотної п’єзоелектричної тромбоеластографії (НПТЕГ)

Abstract

В статье изложены физические основы низкочастотного метода пьезотромбоэластографии для изучения вязких свойств цельной крови и его применения для диагностики гемостатического потенциала. Разработана математическая модель ультразвуковых колебаний в вязкой жидкости. Пьезотромбоэластограф АРП-01М «Меднорд» был использован для проведения численного эксперимента по модам пьезоэлектрического датчика и его применимости при измерении динамики вязких свойств цельной крови. Показано, что пьезоэлектрический датчик достигает оптимального режима работы при конфигурации иглы-резонатора в виде прямолинейного стержня с петлей. Максимальная чувствительность при измерении амплитудночастотных характеристик сигнала на регистрирующем пьезоэлементе наблюдается при 2950 кГц. Проведен численный эксперимент по изучению влияния вязкой среды на изменение амплитудно-частотных характеристик колебаний иглы-резонатора пьезоэлектрического преобразователя с учетом величины силы вязкого трения. В качестве примера использованы вязкие свойства воды и глицерина. Расчеты проводились для двух указанных предельных случаев вязкой силы, которые включают интервал изменения силы вязкости цельной крови в процессе коагуляции. Показано, что метод обладает достаточной чувствительностью и, следовательно, точностью, к изменениям вязкости крови и динамике их изменений при коагуляции.

The article describes the physical basis of the low-frequency parameter of piezotromboelastography for studying the viscous properties of blood and its use for the diagnosis of hemostatic potential. A mathematical model of ultrasonic vibrations in a viscous fluid has been developed. The ARP-01M “Mednord” piezotromboelastograph was used to conduct experiments on the modem of the piezoelectric sensor and its applicability in measuring the dynamics of the viscous properties of whole blood. It is shown that a piezoelectric sensor provides optimal operation modes when a resonator needle is configured in the form of a straight rod with a loop. The maximum sensitivity in measuring the amplitude-frequency characteristics of a signal on a registered piezoelectric element is observed at 2950 khz. A numerical experiment was conducted to study the effect of a viscous state on the change in the amplitude-frequency characteristics of oscillations of the needleresonator of a piezoelectric transducer, taking into account the force of viscous friction. As an example, the viscous properties of water and glycerin are used. The calculations were carried out for the two specified limiting cases of viscous force, which include the interval of change in the strength of the viscosity of whole blood in the coagulation process. It is shown that the method has sufficient sensitivity and, therefore, accuracy, to changes in blood viscosity and the dynamics of their changes during coagulation.