Электроимпедансная томография

Электроимпедансная томография (СПЭ) - это новый метод визуализации, основанный на разной электропроводности различных участков тела. Многие возможные области применения все еще находятся на стадии экспериментов. Их использование зарекомендовало себя при проверке функции легких.

Что такое электроимпедансная томография?

Электроимпедансная томография (EIT) как новый неинвазивный метод визуализации для исследования тканей человека уже получила широкое признание в диагностике функции легких. Для других приложений EIT собирается совершить прорыв.

Электроды используются для подачи в соседнюю ткань переменного тока различной частоты и малой амплитуды. В зависимости от природы или функционального состояния ткани возникают разные значения проводимости. Они зависят от соответствующего импеданса (сопротивления переменному току) соответствующей области тела. На измеряемой поверхности располагаются несколько электродов.

Между двумя электродами протекают высокочастотные переменные токи малой амплитуды, а на других электродах измеряется электрический потенциал. Измерение повторяется непрерывно, при желании меняя пару стимулирующих электродов. Измеренные потенциалы позволяют получить изображение сечения, которое позволяет сделать выводы о составе и состоянии исследуемой ткани.

В электроимпедансной томографии различают абсолютную и функциональную EIT. С помощью абсолютной EIT проверяется качество ткани, в то время как функциональная EIT измеряет различные удельные электропроводности в зависимости от соответствующего функционального состояния измеряемой области тела.

Функция, эффект и цели

Как уже упоминалось, электроимпедансная томография основана на разной проводимости разных участков тела, биологических тканей или органов. Итак, есть хорошо проводящие и плохо проводящие участки тела. В организме человека проводимость определяется количеством свободных ионов.

Например, можно ожидать, что богатая водой ткань с высокой концентрацией электролитов будет иметь лучшую проводимость, чем жировая ткань. Кроме того, когда в органах происходят функциональные изменения, в ткани также могут происходить химические изменения, которые влияют на проводимость. Абсолютный EIT неточен, потому что он зависит от индивидуальной анатомии и плохо проводящих электродов. Это часто приводит к образованию артефактов. Функциональная EIT может значительно уменьшить эти ошибки за счет вычитания представлений.

В частности, легкие подходят для исследования с помощью электроимпедансной томографии, так как они имеют гораздо более низкую проводимость, чем большинство других органов. Это приводит к абсолютному контрасту с другими частями тела, что положительно влияет на представление в процессе визуализации. Проводимость легких также циклически изменяется в зависимости от того, вдыхаете вы или выдыхаете.

Это еще одна причина, чтобы исследовать легкие, в частности, с помощью EIT. Их различная проводимость при дыхании дает хорошие результаты при исследовании функции легких. Достижения в области цифровых технологий позволяют врачам интенсивной терапии обрабатывать данные, полученные при измерении электропроводности легких, так что функцию легких можно визуализировать непосредственно у постели пациента. Мониторы функции легких, которые уже используются в реанимации, недавно были разработаны на основе электроимпедансной томографии.

В настоящее время ведутся исследования, чтобы открыть другие возможности использования EIT. В будущем эта технология может сыграть роль дополнительной диагностики для маммографии. Было обнаружено, что нормальные и злокачественные ткани груди имеют разную проводимость на разных частотах. То же самое и с дополнительной диагностикой для гинекологического скрининга рака. В настоящее время также ведутся исследования возможного использования EIT при эпилепсии и инсульте.

Также возможно применение в будущем для интенсивного медицинского мониторинга активности мозга при тяжелых патологиях головного мозга. Хорошая электропроводность крови также предполагает возможное применение для визуального представления кровотока в органе. Наконец, что не менее важно, электроимпедансная томография также может использоваться в спортивной медицине для определения потребления кислорода (Vo2) или артериального давления во время упражнений.

Риски, побочные эффекты и опасности

По сравнению с другими методами томографии преимущество электроимпедансной томографии состоит в том, что она полностью безвредна для организма. Ионизирующее излучение не используется, как в случае с компьютерной томографией. Кроме того, можно избежать тепловых эффектов из-за высокочастотных переменных токов (от 10 до 100 килогерц) с низкой силой тока.

Поскольку оборудование намного дешевле и меньше, чем при использовании классических методов томографии, EIT может использоваться с пациентами в течение более длительного периода времени и обеспечивать непрерывную визуализацию в реальном времени. Однако на данный момент основным недостатком является более низкое пространственное разрешение по сравнению с другими методами томографии. Однако есть идеи улучшить разрешение изображений за счет увеличения количества электродов. Качество снимков тоже оставляет желать лучшего.

Однако улучшение качества происходит постепенно за счет все более широкого использования электродов с активной поверхностью. Другой недостаток заключается в том, что ток не остается в исследуемой части тела, а скорее распределяется в трехмерном пространстве по наименьшему сопротивлению. Поэтому создание изображений также намного сложнее, чем при классической компьютерной томографии. Несколько двумерных представлений в трехмерном пространстве необходимы для того, чтобы, наконец, создать трехмерное изображение, которое затем снова представляется в двухмерном.

Это порождает так называемую «обратную задачу». Обратная задача утверждает, что причина должна быть выведена из настоящего результата. Обычно эти проблемы очень сложно или невозможно решить. Причину можно выяснить только в сочетании с другими процедурами. Достаточный опыт для оценки представлений о EIT необходимо сначала получить в ходе дальнейших исследований.