Tomografia impedancyjna

Plik Tomografia impedancyjna (EIT) to nowa metoda obrazowania oparta na różnych przewodnościach elektrycznych różnych obszarów ciała. Wiele możliwych obszarów zastosowań jest wciąż na etapie eksperymentalnym. Ich zastosowanie sprawdziło się w sprawdzaniu czynności płuc.

Co to jest tomografia impedancyjna?

Tomografia elektroimpedancyjna zadomowiła się już w diagnostyce czynności płuc. Za pomocą elektrod przemienne prądy elektryczne o różnych częstotliwościach i niskich amplitudach są podawane do sąsiedniej tkanki.

Jako nowa nieinwazyjna metoda obrazowania do badania tkanki ludzkiej, tomografia impedancyjna (EIT) ugruntowała swoją pozycję w diagnostyce czynności płuc. W przypadku innych zastosowań EIT ma zamiar dokonać przełomu.

Za pomocą elektrod przemienne prądy elektryczne o różnych częstotliwościach i niskich amplitudach są podawane do sąsiedniej tkanki. W zależności od charakteru lub stanu funkcjonalnego tkanki, wynikają różne przewodności. Są one zależne od odpowiedniej impedancji (rezystancji prądu przemiennego) odpowiedniego obszaru ciała. Na mierzonej powierzchni ciała umieszcza się kilka elektrod.

Podczas gdy prądy przemienne o wysokiej częstotliwości z małą amplitudą przepływu między dwiema elektrodami, potencjał elektryczny jest mierzony na pozostałych elektrodach. Pomiar jest powtarzany w sposób ciągły, zmieniając parę elektrod stymulujących w razie potrzeby. Zmierzone potencjały dają obraz przekroju, który pozwala na wyciągnięcie wniosków na temat składu i stanu badanej tkanki.

W tomografii impedancyjnej rozróżnia się absolutną i funkcjonalną EIT. W przypadku bezwzględnego EIT bada się charakter tkanki, podczas gdy funkcjonalny EIT mierzy różne przewodności w zależności od odpowiedniego stanu funkcjonalnego mierzonego obszaru ciała.

Funkcja, efekt i cele

Jak już wspomniano, tomografia impedancji elektrycznej opiera się na różnym przewodnictwie różnych obszarów ciała, tkanki biologicznej lub narządów. Są więc obszary ciała dobrze i źle przewodzące. W ludzkim ciele przewodnictwo jest określane przez liczbę wolnych jonów.

Na przykład można oczekiwać, że tkanka bogata w wodę o wysokim stężeniu elektrolitów będzie miała lepszą przewodność niż tkanka tłuszczowa. Ponadto, gdy zachodzą zmiany funkcjonalne w narządach, w tkance mogą również wystąpić zmiany chemiczne, które wpływają na przewodnictwo.Absolutny EIT jest nieprecyzyjny, ponieważ zależy od indywidualnej anatomii i słabo przewodzących elektrod. To często prowadzi do powstania artefaktów. Funkcjonalny EIT może znacznie zmniejszyć te błędy poprzez odjęcie reprezentacji.

W szczególności płuca nadają się do badania za pomocą tomografii elektrooporowej, ponieważ ich przewodnictwo jest znacznie niższe niż w przypadku większości innych narządów. Skutkuje to absolutnym kontrastem do innych części ciała, co ma pozytywny wpływ na reprezentację w procesie obrazowania. Przewodnictwo płuc również zmienia się cyklicznie, w zależności od tego, czy wykonujesz wdech, czy wydech.

Jest to kolejny powód, aby badać płuca, w szczególności za pomocą EIT. Ich różna przewodność podczas oddychania sugeruje dobre wyniki w badaniu czynności płuc. Postęp w technologii cyfrowej umożliwia lekarzowi intensywnej terapii przetwarzanie danych uzyskanych z pomiaru przewodnictwa płuc w taki sposób, aby można było wizualizować czynność płuc bezpośrednio przy łóżku pacjenta. Monitory czynności płuc, które są już stosowane w medycynie intensywnej terapii, zostały niedawno opracowane na podstawie tomografii impedancyjnej.

Trwają badania mające na celu otwarcie innych zastosowań EIT. W przyszłości technologia ta może pełnić rolę dodatkowej diagnostyki w mammografii. Stwierdzono, że normalna i złośliwa tkanka piersi ma różne przewodnictwo przy różnych częstotliwościach. To samo dotyczy dodatkowej diagnostyki do badań przesiewowych raka ginekologicznego. Obecnie prowadzone są również badania nad możliwym zastosowaniem EIT w padaczce i udarze.

Możliwe jest również przyszłe zastosowanie do intensywnego medycznego monitorowania aktywności mózgu w ciężkich patologiach mózgu. Dobre przewodnictwo elektryczne krwi implikuje również możliwość zastosowania wizualnej reprezentacji przepływu krwi narządu. Wreszcie, tomografia impedancyjna może być również stosowana w medycynie sportowej do określania poboru tlenu (Vo2) lub ciśnienia tętniczego krwi podczas ćwiczeń.

Ryzyko, skutki uboczne i niebezpieczeństwa

W porównaniu z innymi metodami tomografii, tomografia impedancyjna ma tę zaletę, że jest całkowicie nieszkodliwa dla organizmu. Nie stosuje się promieniowania jonizującego, jak ma to miejsce w przypadku tomografii komputerowej. Ponadto można uniknąć efektów cieplnych spowodowanych prądami przemiennymi o wyższej częstotliwości (od 10 do 100 kHz) przy niskim natężeniu prądu.

Ponieważ sprzęt jest również znacznie tańszy i mniejszy niż klasyczna metoda tomografii, EIT może być stosowany u pacjentów przez dłuższy okres czasu i zapewniać ciągłe wizualizacje w czasie rzeczywistym. W tej chwili jednak główną wadą jest niższa rozdzielczość przestrzenna w porównaniu z innymi metodami tomografii. Istnieją jednak pomysły na poprawę rozdzielczości obrazów poprzez zwiększenie liczby elektrod. Jakość zdjęć jest nadal wadliwa.

Jednak poprawa jakości następuje krok po kroku poprzez coraz częstsze stosowanie aktywnych elektrod powierzchniowych. Inną wadą jest to, że prąd nie pozostaje w badanej sekcji korpusu, ale jest rozprowadzany w przestrzeni trójwymiarowej po najniższym oporze. Dlatego tworzenie obrazów jest również znacznie bardziej skomplikowane niż w przypadku klasycznej tomografii komputerowej. Aby ostatecznie wygenerować trójwymiarowy obraz, który jest następnie ponownie przedstawiany w dwóch wymiarach, potrzeba kilku dwuwymiarowych reprezentacji w trójwymiarowej przestrzeni.

Powoduje to tak zwany „problem odwrotny”. Odwrotny problem mówi, że przyczyna musi być wydedukowana z obecnego wyniku. Zwykle problemy te są bardzo trudne lub niemożliwe do rozwiązania. Przyczynę można wyjaśnić tylko w połączeniu z innymi procedurami. W drodze dalszych badań należy najpierw zebrać wystarczające doświadczenie do oceny reprezentacji EIT.