Implementing Tissue Pressure Measurements In a Negative Pressure Based Physiotherapy Device
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2018-05-14
Department
Major/Subject
Translational Engineering
Mcode
ELEC3023
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
52+5
Series
Abstract
The thesis examines the validity of a model for calculating the interstitial fluid pressure by measuring the movement of the skin during suction. This information could be used in treatment of lymphedema, a condition where increased volume of interstitial fluid due to damaged lymphatic drainage causes chronic swelling. Skin movement during suction is modeled as bending of an infinitesimally thin fixed elastic membrane under differential pressure. The main goal of the thesis was to implement the model by developing a new swelling measurement feature in a negative pressure based physiotherapy device used in lymphedema treatment. Before the implementation model validity was examined by literature review and through simulation in MATLAB. Model input and variables were experimentally established by measuring the skin movement during suction with the device. The results were inconclusive and did not manage to validate the examined model, mainly due to the unknown premises of the model. Conclusion of the thesis was that the model is difficult to utilize in implementing edema measurements, due to differences between the model and the actual mechanical properties of the physiological structures examined, and due to limitations in the existing hardware of the device used for measurement. Due to the observed issues the practical implementation was cancelled, and instead alternative methods for edema measurement were evaluated. Some researchers have managed to link mechanical or electrical parameters of tissue with the level of edema, and commercial solutions are also available. Reliable implementation can still be challenging, due to the fact that the correlation between the tissue properties and edema is nonlinear as a result of the tissue structural changes caused by the progression of the disease.I diplomarbetet undersöktes en modell för att beräkna trycket i interstiala vätskan genom att mäta rörelsen av hud vid undertryck. Denna information kunde användas i samband med vård av lymfödem. Lymfödem är en kronisk sjukdom där svullnad uppstår på grund av samlad interstitialvätska. I modellen är hudens rörelse under sugning avbildat som böjning av ett infinitesimalt tunnt elastisk fixerat membran under differentiellt tryck. Huvudändamålet med diplomarbetet var att implementera modellen genom att utveckla ny ödemmätningsfunktionalitet i en fysioterapiapparat som baserar sig på negativt tryck och som används i vård av lymfödem. Innan implementationen undersöktes modellens giltighet med genomgång av forskning i ämnet och via simulation i MATLAB. Modellens input samt variabler fastställdes genom mätningar av hudens rörelse under insugning. Modellens giltlighet kunde inte fastställas främst på grund av oklara utgångspunkter i modellens definition. Slutsatsen av diplomarbetet är att det är svårt att implementera modellen för mätning av ödem. Orsaken till svårigheterna konstaterades vara skillnader mellan modellens och den fysiologiska strukturens mekaniska egenskaper. Även begränsningar i hårdvarans förmåga att mäta hudens rörelse konstaterades vara en utmaning. På grund av svårigheterna blev den praktiska implementationen ogjord, och i stället presenterades alternativa metoder för mätning av ödem. Sambandet mellan förändring av mekaniska eller elektriska parametrar i huden och underhudsvävnaden samt progression av lymfödem har påvisats. Utveckling av pålitliga metoder är ändå utmanande, eftersom korrelationen mellan vävnadens egenskaper och ödem är icke-linjär i och med att sjukdomens utveckling orsakar strukturella förändringar i vävnaden.Description
Supervisor
Särkkä, SimoThesis advisor
Lauronen, JuhoPalomäki, Kalle
Keywords
lymphedema, tissue pressure, interstitial fluid, lymphatic system, physiotherapy