Концепція застосування електроміографії у програмно-апаратному комплексі виявлення зворотного гортанного нерва
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2025-49-1-264-277Ключові слова:
електроміографія, хірургічні втручання органів шиї, зворотній гортанний нерв, обробка сигналівАнотація
Розглянуто концепцію застосування електроміографії під час операції на щитовидній залозі. Досліджено електрофізіологічні особливості тканин хірургічної рани, а саме потенціал м'язової мембрани голосових зв'язок. Проведений аналіз апаратного забезпечення електроміографії яке може застосовуватися під час проведення операцій на щитоподібній залозі. Обґрунтовано вибір характеристики EMG сенсора, який може бути інтегрований в існуючий комплекс моніторингу ЗГН. Запропоновано комплекс моніторингу ЗГН на основі одноплатного комп’ютера Raspberry Pi 4 Model B та наведено опис додаткових апаратних елементів для спільної роботи сенсора та комплексу. Описано програмного забезпечення для його функціонування. Розроблений EMG сенсор протестований на різних типах сигналів низької напруги. Сенсор зміг виявити сигналита їх форму: 197 мкВ (1 Гц), 556 мкВ (20 Гц) і 1650 мкВ (10 Гц). Проведені тести свідчать, що розроблений EMG сенсор може виявити потенціал м'язової мембрани голосової зв'язки.
Посилання
Gremillion G, Fatakia A, Dornelles A, Amedee RG. Intraoperative recurrent laryngeal nerve monitoring in thyroid surgery: is it worth the cost? Ochsner J. 2012 Winter;12(4):363-6. PMID: 23267265; PMCID: PMC3527866.
Dou, H. et al. (2022). Localizing the Recurrent Laryngeal Nerve via Ultrasound with a Bayesian Shape Framework. In: Wang, L., Dou, Q., Fletcher, P.T., Speidel, S., Li, S. (eds) Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention – MICCAI 2022. MICCAI 2022. Lecture Notes in Computer Science, vol 13434. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-16440-8_25
Liu XL, Wu CW, Zhao YS, et al. Exclusive real-time monitoring during recurrent laryngeal nerve dissection in conventional monitored thyroidectomy. Kaohsiung J Med Sci 2016;32:135-41. 10.1016/j.kjms.2016.02.004.
Shin SC, Cheon YI, Lee M, Sung ES, Lee JC, Kim M, Kim BH, Lee BJ. Normative electromyography data and influencing factors in intraoperative neuromonitoring using adhesive skin electrodes during thyroid surgery. Gland Surg. 2024 Mar 27;13(3):351-357. doi: 10.21037/gs-23-428. Epub 2024 Mar 20. PMID: 38601295; PMCID: PMC11002475..
Langhout GC, Kuhlmann KFD, Schreuder P, Bydlon T, Smeele LE, van den Brekel MWM, Sterenborg HJCM, Hendriks BHW, Ruers TJM. In vivo nerve identification in head and neck surgery using diffuse reflectance spectroscopy. Laryngoscope Investig Otolaryngol. 2018 Aug 9;3(5):349-355. doi: 10.1002/lio2.174. PMID: 30410988; PMCID: PMC6209613.
M. Dyvak, N. Kasatkina, A. Pukas, and N. Padletska, “Spectral analysis of the information signal in the task of identifying the recurrent laryngeal nerve in thyroid surgery”, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 89, no. 6, pp. 275-277, 2013.
Phelan E, Schneider R, Lorenz K, et al.: Continuous vagal IONM prevents recurrent laryngeal nerve paralysis by revealing initial EMG changes of impending neuropraxic injury: a prospective, multicenter study. Laryngoscope. 2014, 124:1498-505. 10.1002/lary.24550
M Dyvak, V Tymets, V Sheketa “Adaptive information technology for recurrent laryngeal nerve identification based on electrophysical method of Its stimulation”. Przegląd Elektrotechniczny, vol. 96, no. 8, pp. 28-34, 2020, 10.15199/48.2020.08.06.
M. Dyvak, A. Pukas, I. Oliynyk and A. Melnyk, "Selection the “Saturated” Block from Interval System of Linear Algebraic Equations for Recurrent Laryngeal Nerve Identification," 2018 IEEE Second International Conference on Data Stream Mining & Processing (DSMP), Lviv, Ukraine, 2018, pp. 444-448, doi: 10.1109/DSMP.2018.8478528.
M. Dyvak, O. Kozak, A. Pukas, “Interval model for identification of laryngeal nerves,” Przegląd Elektrotechniczny, vol. 86, no. 1, pp. 139-140, 2010.
M. Dyvak, N. Porplytsya, “Formation and Identification of a Model for Recurrent Laryngeal Nerve Localization During the Surgery on Neck Organs”, Advances in Intelligent Systems and Computing III. CSIT 2018, Cham: Springer, vol.871, pp. 391-404, 2019.
N. Porplytsya, M. Dyvak, I. Spivak and I. Voytyuk, “Mathematical and algorithmic foundations for implementation of the method for structure identification of interval difference operator based on functioning of bee colony”, The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics, Lviv, Ukraine, , pp. 196-199, 2015. doi: 10.1109/CADSM.2015.7230834.
N. Porplytsya and M. Dyvak, "Interval difference operator for the task of identification recurrent laryngeal nerve," 2015 16th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE), Lviv, Ukraine, 2015, pp. 156-158, doi: 10.1109/CPEE.2015.7333363.
Mykola Dyvak, Andriy Melnyk, Artur Rot, Marcin Hernes and Andriy Pukas, "Ontology of Mathematical Modeling Based on Interval Data", Complexity, vol. 2022, pp. 19, 2022. https://doi.org/10.1155/2022/8062969
Darmorost, M. Dyvak, N. Porplytsya, T. Shynkaryk, Y. Martsenyuk and V. Brych, "Convergence Estimation of a Structure Identification Method for Discrete Interval Models of Atmospheric Pollution by Nitrogen Dioxide," 2019 9th International Conference on Advanced Computer Information Technologies (ACIT), Ceske Budejovice, Czech Republic, 2019, pp. 117-120, https://ieeexplore.ieee.org/document/8779981
Dyvak, M.; Spivak, I.; Melnyk, A.; Manzhula, V.; Dyvak, T.; Rot, A.; Hernes, M. Modeling Based on the Analysis of Interval Data of Atmospheric Air Pollution Processes with Nitrogen Dioxide due to the Spread of Vehicle Exhaust Gases. Sustainability 2023, 15, 2163. https://doi.org/10.3390/su15032163
Liu CH, Huang TY, Wu CW, Wang JJ, Wang LF, Chan LP, Dionigi G, Chiang FY, Tseng HY, Lin YC. New Developments in Anterior Laryngeal Recording Technique During Neuromonitored Thyroid and Parathyroid Surgery. Front Endocrinol (Lausanne). 2021 Oct 29;12:763170. doi: 10.3389/fendo.2021.763170. PMID: 34777256; PMCID: PMC8586463
H. Dong-Mei, Y. Yi, and W. Zheng. “Measurement System for Surface Electromyogram and Handgrip Force Based on LabVIEW”, In World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, Springer Berlin Heidelberg, pp. 67-70, 2009.
Hee HI. Selection of laryngeal electrodes for intraoperative laryngeal nerve monitoring. J Anaesthesiol Clin Pharmacol. 2019 Jan-Mar;35(1):132-135. doi: 10.4103/joacp.JOACP_138_18. PMID: 31057257; PMCID: PMC6495620.
Van Slycke S, Van Den Heede K, Magamadov K, Brusselaers N, Vermeersch H. New placement of recording electrodes on the thyroid cartilage in intra-operative neuromonitoring during thyroid surgery. Langenbecks Arch Surg. 2019 Sep;404(6):703-709. doi: 10.1007/s00423-019-01825-7. Epub 2019 Nov 20. PMID: 31748870.
Duraprohealth Access mode: https://www.duraprohealth.com/
Chiang FY, Lu IC, Chang PY, Dionigi G, Randolph GW, Sun H, Lee KD, Tae K, Ji YB, Kim SW, Lee HS, Wu CW. Comparison of EMG signals recorded by surface electrodes on endotracheal tube and thyroid cartilage during monitored thyroidectomy. Kaohsiung J Med Sci. 2017 Oct;33(10):503-509. doi: 10.1016/j.kjms.2017.06.014. Epub 2017 Jul 22. PMID: 28962821
Jung SM, Tae K, Song CM, Lee SH, Jeong JH, Ji YB. Efficacy of Transcartilaginous Electrodes for Intraoperative Neural Monitoring During Thyroid Surgery. Clin Exp Otorhinolaryngol. 2020 Nov;13(4):422-428. doi: 10.21053/ceo.2019.01529. Epub 2020 Jun 5. PMID: 32492990; PMCID: PMC7669316.
Van Slycke S, Van Den Heede K, Magamadov K, Brusselaers N, Vermeersch H. New placement of recording electrodes on the thyroid cartilage in intra-operative neuromonitoring during thyroid surgery. Langenbecks Arch Surg. 2019 Sep;404(6):703-709. doi: 10.1007/s00423-019-01825-7. Epub 2019 Nov 20. PMID: 31748870
Mendes Junior, J.J.A.; Campos, D.P.; Biassio, L.C.d.A.V.D.; Passos, P.C.; Júnior, P.B.; Lazzaretti, A.E.; Krueger, E. AD8232 to Biopotentials Sensors: Open Source Project and Benchmark. Electronics 2023, 12, 833. https://doi.org/10.3390/electronics12040833
M. A. Ahamed, M. A. -U. Ahad, M. H. A. Sohag and M. Ahmad, "Development of low cost wireless biosignal acquisition system for ECG EMG and EOG," 2015 2nd International Conference on Electrical Information and Communication Technologies (EICT), Khulna, Bangladesh, 2015, pp. 195-199, doi: 10.1109/EICT.2015.7391945.
AD8232 Access mode: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad8232.pdf
AU2904 Access mode: https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=AU2904
What is Serial Peripheral Interface (SPI)? Access mode: https://www.geeksforgeeks.org/what-is-serial-peripheral-interface-spi/
MCP3008 Access mode: https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/MCP3008.pdf
Gpiozero Access mode: https://gpiozero.readthedocs.io/en/latest/
Gpiozero mcp3008 Access mode: https://gpiozero.readthedocs.io/en/latest/api_spi.html#mcp3008
Raspberry Pi 4 Model B specifications – Raspberry Pi Access mode: https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-4-model-b/specifications/
Inter Process Communication Access mode: https://www.geeksforgeeks.org/inter-process-communication-ipc/
Multiprocessing — Process-based parallelism Access mode: https://docs.python.org/3/library/multiprocessing.html
Kivy documentation Access mode: https://kivy.org/doc/stable/
Matplot [Online]. Available at: https://matplotlib.org/stable/
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 3
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
