APPLIKATION
Inom psykofysiologisk forskning är icke-invasiva metoder för att indexera SNS (sympatiska nervsystemet) hos försökspersoner viktiga. Klassiska metoder för sympatikusindexering är t.ex hudkonduktans som mäts på fingrar eller handflata, men även HRV (Heart Rate Variability) från EKG, vilket dock är komplext då det påverkas av såväl sympatiska som parasympatiska nervsystemet samt andningsmönster. Dessa mått ger inte heller momentana beat-2-beat-mått. Klassiska beat-2-beat-metoder är uppskattning av PEP (Pre Ejection Period) från thorax-ICG. Med ICG kan man även indexera SV (slagvolym).
Svårigheten med thorax-ICG är att det är extremt känsligt för artefakter och impedansen påverkas också kraftigt av andningen och ändringar i kroppshållningen. PEP-analysen från ICG kräver att man utifrån signalen bestämmer B-punkten på ICG-signalen, dvs. tidpunkten när aortaklaffen öppnas, och den är mycket svår att identifiera med en brusig signal, vilket medför stor osäkerhet i indexeringen och krav på medelvärdesbildning och därmed har man inte längre ett beat-2-beat index. ICG kräver också att man sätter elektroder på halsen och bröstkorgen, vilket gör att den upplevs mer invasiv för försökspersonerna. Därför är metoden svår att använda i många sammanhang.
TREV, Trans-radial Electrical Bioimpedance Velocimetry, är en annan impedansmetod namngiven av Donald Bernstein. Den bygger på att man på liknande sätt som vid ICG mäter impedansvariationer, men i underarmen istället för thorax. Fördelarna är flera och underarmen är inte är lika komplicerad som thorax och påverkas mindre av kroppshållning och andning. Därför är det lättare att få ett beat-2-beat-index på sympatikus. Även om andningscykeln och hjärtfrekvensen också modulerar mätningen, är det mindre komplicerat än vid ICG.
Den mäter – via impedansen – dynamiska variationer i blodflödet i radial- och ulnar-artärerna. Och precis som vid ICG mäts impedansen genom att man låter en svag högfrekvent ström (50-100 kHz) flyta mellan två elektroder, samtidigt som man mäter spänningen mellan två andra elektroder.
I modellerna bakom ICG bygger man på ett samband mellan förändringar av impedansen i thorax, som i sin tur uppkommer dels på grund av hjärtats periodiskt pumpande av blod, dels på grund av andningen. De exakta underliggande modellerna och förståelse för detta uppdateras i takt med forskning, men i tidigare modeller för ICG antogs blodets konduktivitet vara konstant, och att impedansens variation berott på lokala blodvolymvariationer där blodets konduktivitet antagits vara konstant.
Ny forskning som också är en av de nya idéerna bakom TREV-metoden, visar dock att blodets konduktivitet inte är konstant utan förändras när blodet ändrar hastighet vilket beror på att orienteringen av de röda blodkropparna inuti kärlen delvis synkroniseras vinkelrätt mot flödets riktning. Blodets konduktivitet är högre vid systole än diastole och dessa konduktivitetsförändringar korrelerar med impedansdynamiken tydligare än tidigare idéer kring volymvariationer.
Mätmetod bakom TREV bygger på att man man associerar hjärtats kontraktilitet till maximal acceleration av blodet efter att aortaklaffen öppnats, som i sin tur indexeras av toppvärdet av impedansens andraderivata d²Z/dt². Blodets max-acceleration i underarmen infaller ungefär 50ms efter det att aortaklaffen öppnas.
Detta exempel visar en TREV-mätning när försökspersonen uppmanas att trycka en kraftgivare hårt med handen efter en nedräkningstimer. Redan innan någon avancerad korrigering för andningscyklerna och autoregleringen ser man ändå en mycket tydlig reaktion då försökspersonen förbereder sig.
Det finns pågående utveckling av signalbehandlingsmetoder för att minimera inverkan av andning och autoreglering av hjärtkontraktilitet, för att på så vis få ut ett stabilt beat-2-beat-index på SNS.
Snabbare och enklare att applicera elektroderna
Mindre invasivt och mer bekvämt för försökspersonen
Mindre artefakter – påverkas mindre av sittposition och venöst återflöde
Enklare och mer robust analys, man behöver ej identifiera B-punkten som i ICG
Kan ge beat-2-beat-index för event-relaterad analys efter korrigering av andning och autoreglering
Utöver ett grundmätsystem (tex MP200), så för själva bioimpedansmätningen behöver du en bioimpedansförstärkare tex NICO100C, NICO100D, BN-NICO samt kablar/elektroder avsedda för bioimpedansmätning på underarm. För att även ha möjlighet att kompensera för hjärtat och andningen för att få ut beat-2-beat-värden rekommenderas även att man samtidigt mäter EKG och andning.
Vi rekommenderar BIOPACs fria on-demand webinarier för bakgrund och sammanhang kring TREV!
Bioimpedance and Cardiac Output with TREV—a User-friendly, Noninvasive Technique
A New Bioimpedance Technique: Indexing Dynamic Activity of the SNS
Välkommen att kontakta oss om du har funderingar kring TREV eller andra mätningar!
Se även nedan för några vidarelänkar inom ämnet.
(1) Impedance cardiography: Pulsatile blood flow and the biophysical and electrodynamic basis for the stroke volume equations (Bernstein, 2009)
(2) Stroke volume obtained by electrical interrogation of the brachial artery: transbrachial electrical bioimpedance velocimetry (Bernstein et al 2012)
(3) Primer on Trans Radial Electrical Bioimpedance Velocimetry (TREV)
(4) SCOT: Semi-automated Contractility estimates from Ohmic impedance measured with TREV
Se även:
Välkommen att kontakta oss! Vi guidar dig framåt i din beslutsprocess och är måna om att hitta en optimal teknisk lösning för just din applikation. Använd gärna vårt webb-formulär för vägledning.
Anmäl dig till live-sessioner eller titta på inspelat material när du vill.
AKTIVITETER
Medicinteknikdagarna 13-15 oktober 2025
Vi ställer ut på denna mötesplats för aktörer inom medicinsk teknik verksamma inom sjukvård, forskning och industri. I vår monter vidar vi ett urval från vårt sortiment. Välkommen förbi monter 308!
BIOPAC Nordic Workshop 2025, Norway
One day workshop focusing on practical applications of physiological measurements, with a special emphasis on experiments made in VR. Fredrik Rådebjörk from JoR AB offers an agenda with live experiments, demonstrations and inspiration for both new and experienced users. He also demonstrates a new fNIRS system based on an exo-skeleton instead of a cap, which is also VR-compatible.
Date will be announced.
