CONTROL SYSTEM FOR NEEDLE INSERTION INTO THE PERIPHERAL VENOUS VESSEL

Предложен новый способ контроля введения инъекционной иглы в просвет вены на основе измерений электрического импеданса с помощью смешанной системы электродов, состоящей из биполярного и тетраполярного звеньев. Исследованы альтернативные схемы расположения электродов при проведении контроля венозной пункции биоимпедансным методом - они имеют более сложную конструкцию, используют дорогостоящие специализированные коаксиальные иглы, не позволяют однозначно определить факт прокола стенки венозного сосуда, нуждаются в дополнительной фильтрации регистрируемого сигнала с целью корректной интерпретации результата. Эффективность предложенной методики проверялась в ходе экспериментальных исследований на 5 добровольцах. Результаты экспериментов позволили идентифицировать 4 стадии нахождения инъекционной иглы относительно верхней конечности: нет касания, касание кожного покрова, нахождение под кожей коже, попадание в просвет вены. Идентификация положений инъекционной иглы происходит в реальном времени без дополнительной фильтрации регистрируемого сигнала. Метод позволяет обнаружить момент прокола стенки венозного сосуда стандартной инъекционной иглой, что в дальнейшем позволит сэкономить на изготовлении специализированных многослойных игольчатых электродов и внедрить данный способ контроля за проведением венепункции в медицинскую практику. Дальнейшее развитие предложенного подхода предполагает идентификацию двойного прокола вены, дифференцирование типа ткани в процессе введения иглы и исследование возможности определения типа кровеносного сосуда A new method for controlling the penetration of an injection needle into the vein based on measurements of electrical impedance using a mixed system of electrodes consisting of bipolar and tetrapolar parts is proposed. Alternative schemes for the arrangement of electrodes for monitoring venous puncture using the bioimpedance method have been investigated - they have a more complex design, use expensive specialized coaxial needles, do not allow to unambiguously determine the fact of a puncture of the venous vessel wall, require additional filtering of the recorded signal in order to correctly interpret the result. The effectiveness of the proposed technique was tested in experimental studies on 5 volunteers. The results of the experiments made it possible to identify 4 stages of finding the injection needle relative to the upper limb: no touching, touching the skin, being under the skin of the skin, getting into the lumen of the vein. Identification of the positions of the injection needle occurs in real time without additional filtering of the recorded signal. The method allows detecting the moment of puncture of the wall of a venous vessel with a standard injection needle, which in the future will save on the manufacture of specialized multilayer needle electrodes and introduce this method of monitoring venipuncture into medical practice. Further development of the proposed approach involves the identification of a double vein puncture, differentiation of tissue type during needle insertion, and investigation of the possibility of determining the type of blood vessel

Numerical simulation of the functionality of a stent structure for venous valve prostheses

Chronic venous insufficiency (CVI) is a common disease characterized by impaired venous drainage leading to congestion in the lower limbs. Currently, there are no artificial or biological venous valve prostheses commercially available. Previous minimally invasive design concepts failed to achieve sufficient long term results in animal or in vitro studies. The aim was to implement structural numerical simulation of clinically relevant loading cases for minimally invasive implantable venous valve prostheses. A bicuspid valve design was chosen as it showed superior results compared to tricuspid valves in previous studies. The selfexpanding support structure was developed by using diamond-shaped elements. Using finite-element analysis (FEA), various loading cases, including expansion and crimping of the stent structure and the release into a venous vessel, were simulated. A hyperelastic constitutive law for the vascular model was generated from uniaxial tensile test data of unfixated human vein walls. This study also compared numerical and experimental results regarding compliance and tensile tests to validate the vein material model. The calculated performance concerning expansion and crimping, as well as the release of the stent into a venous vessel, demonstrated the suitability of the stent design for minimally invasive application.