Investigating the use of impedance plethysmography for detecting decreased blood flow in diabetic patient limbs

Abstract

The amount of blood flow into a body tissue is very critical and can be evaluated by monitoring the distention of the blood vessel (artery) feeding that tissue. Several techniques for artery distention monitoring have been reported in the literature. In this study, the impedance plethysmography (IPG) technique has been used as a non-invasive method with multiple electrodes to find the impedance across a finger, and therefore, monitor the existence of blood flow. Simulations have been performed on COMSOL finite element analysis software, and experiments have been carried out to obtain the optimum parameters for this technique. The simulations use 4 electrodes in different positions with a current of 10mA applied throughout a variety of frequencies up to 100 GHz. The resultant data clearly show the advantage of using multiple electrodes to enhance the total information received from the signals, while also indicating that 100Hz can be the optimum frequency for applying IPG. This study demonstrates that IPG with multiple electrodes can be applied to detect the existence of blood flow into body limbs, which is vitally crucial specifically for diabetic patients.

Bir vücut dokusuna akan kan miktarı çok önemlidir ve bu dokuyu besleyen kan damarının (arter) şişmesi izlenerek değerlendirilebilir. Literatürde arter distansiyonu izleme için çeşitli teknikler bildirilmiştir. Bu çalışmada empedans pletismografi (IPG) tekniği, bir parmak boyunca empedansı bulmak ve dolayısıyla kan akışının varlığını izlemek için çoklu elektrotlarla invazif olmayan bir yöntem olarak kullanılmıştır. COMSOL sonlu elemanlar analiz yazılımı üzerinde simülasyonlar yapılmış ve bu teknik için optimum parametrelerin elde edilmesi için deneyler yapılmıştır. Simülasyonlar, 100 GHz'e kadar çeşitli frekanslarda uygulanan 10mA akım ile farklı konumlarda 4 elektrot kullanır. Ortaya çıkan veriler, sinyallerden alınan toplam bilgiyi geliştirmek için birden fazla elektrot kullanmanın avantajını açıkça gösterirken, aynı zamanda IPG'yi uygulamak için en uygun frekansın 100 Hz olabileceğini de gösteriyor. Bu çalışma, çoklu elektrotlu IPG'nin, özellikle diyabetik hastalar için hayati önem taşıyan vücut uzuvlarına kan akışının varlığını tespit etmek için uygulanabileceğini göstermektedir.