Elektrilise takistuse tomograafia

Elektrilise takistuse tomograafia (EIT) on uus pildimeetod, mis põhineb keha erinevate piirkondade erinevatel elektrijuhtivustel. Paljud võimalikud rakendusalad on alles katsejärgus. Nende kasutamine on ennast tõestanud kopsufunktsiooni kontrollimisel.

Mis on elektritakistuse tomograafia?

Elektriline impedantsi tomograafia on kopsufunktsioonide diagnostikas juba ennast sisse seadnud. Elektroodide abil juhitakse külgnevasse koesse erineva sagedusega ja madala amplituudiga vahelduvaid elektrivoolusid.

Uue mitteinvasiivse kuvamismeetodina inimkudede uurimiseks on elektriline impedantsi tomograafia (EIT) juba end kopsufunktsioonide diagnostikas sisse seadnud. Muude rakenduste osas on EIT läbimurre tegemas.

Elektroodide abil juhitakse külgnevasse koesse erineva sagedusega ja madala amplituudiga vahelduvaid elektrivoolusid. Sõltuvalt koe iseloomust või funktsionaalsest olekust on tulemuseks erinev juhtivus. Need sõltuvad vastava kehapiirkonna impedantsist (vahelduvvoolu takistusest). Mõõdetava keha pinnale on paigutatud mitu elektroodi.

Kui kahe elektroodi vahel voolab väikese sagedusega kõrge sagedusega vahelduvvool, mõõdetakse teiste elektroodide elektripotentsiaali. Mõõtmist korratakse pidevalt, varieerides stimuleerivate elektroodide paari vastavalt vajadusele. Mõõdetud potentsiaalid annavad läbilõike, mis võimaldab teha järeldusi uuritava koe koostise ja seisundi kohta.

Elektrilise impedantsi tomograafias tehakse vahet absoluutse ja funktsionaalse EIT vahel. Absoluutse EIT korral uuritakse koe kvaliteeti, funktsionaalse EIT korral mõõdetakse erinevad juhtivused sõltuvalt mõõdetava kehapiirkonna vastavast funktsionaalsest seisundist.

Funktsioon, mõju ja eesmärgid

Nagu juba mainitud, põhineb elektrilise impedantsi tomograafia keha erinevate piirkondade, bioloogilise koe või elundite erineval juhtivusel. Seega on olemas keha hästi juhivad ja halvasti juhivad piirkonnad. Inimese kehas on juhtivus määratud vabade ioonide arvuga.

Näiteks võib eeldada, et kõrge elektrolüütide kontsentratsiooniga veerikas juhtivus on parem kui rasvkoel. Lisaks sellele, kui elundites on funktsionaalsed muutused, võivad koes esineda ka keemilised muutused, mis mõjutavad juhtivust. Absoluutne EIT on ebatäpne, kuna see sõltub individuaalsest anatoomiast ja halvasti juhtivatest elektroodidest. See viib sageli esemete moodustumiseni. Funktsionaalne EIT võib neid vigu märkimisväärselt vähendada, lahutades esindused.

Eriti kopsud sobivad uurimiseks elektrilise impedantsi tomograafia abil, kuna nende juhtivus on paljudest teistest elunditest palju madalam. Selle tulemuseks on absoluutne kontrast teiste kehaosadega, millel on positiivne mõju kujutise kuvamise protsessile. Kopsude juhtivus muutub ka tsükliliselt sõltuvalt sellest, kas te sisse hingate või välja hingate.

See on veel üks põhjus kopsude uurimiseks, eriti EIT abil. Nende erinev juhtivus hingamise ajal soovitab kopsufunktsiooni uurimisel häid tulemusi. Digitaaltehnoloogia areng võimaldab intensiivraviarstil kopsude juhtivuse mõõtmisel saadud andmeid töödelda nii, et kopsufunktsiooni saab näha otse patsiendi voodis. Kopsufunktsiooni monitorid, mida juba kasutatakse intensiivravis, on hiljuti välja töötatud elektrilise impedantsi tomograafia põhjal.

Käimas on uuringud EITi muude kasutusvõimaluste avamiseks. Tulevikus võib see tehnoloogia mängida rolli mammograafia lisadiagnostikana. On leitud, et normaalsel ja pahaloomulisel rinnakoel on erinev juhtivus erinevatel sagedustel. Sama kehtib günekoloogilise vähi sõeluuringu lisadiagnostika kohta. Praegu viiakse läbi ka uuringuid EIT võimaliku kasutamise kohta epilepsias ja insuldis.

Samuti on mõeldav tulevane rakendus ajutegevuse intensiivseks meditsiiniliseks jälgimiseks raskete aju patoloogiate korral. Vere hea elektrijuhtivus tähendab ka võimalikku kasutamist elundi verevoolu visuaalseks esitamiseks. Viimane, kuid mitte vähem oluline on see, et elektrilise impedantsi tomograafiat saab kasutada ka spordimeditsiinis hapniku omastamise (Vo2) või arteriaalse vererõhu määramiseks treeningu ajal.

Riskid, kõrvaltoimed ja ohud

Võrreldes teiste tomograafiliste meetoditega on elektrilise impedantsi tomograafil see eelis, et see on organismile täiesti kahjutu. Ioniseerivat kiirgust ei kasutata, nagu kompuutertomograafia puhul. Lisaks on võimalik vältida madala voolutugevusega kõrgema sagedusega vahelduvate voolude (10 kuni 100 kilohertsi) kuumutamist.

Kuna seadmed on ka palju odavamad ja väiksemad kui klassikaliste tomograafiliste meetoditega, saab EIT-d kasutada pikema aja jooksul patsientidega ja pakkuda pidevat reaalajas visualiseerimist. Praegu on aga peamiseks puuduseks madalam ruumiline eraldusvõime võrreldes teiste tomograafia meetoditega. Siiski on ideid, kuidas parandada piltide eraldusvõimet, suurendades elektroodide arvu. Piltide kvaliteet on endiselt puudulik.

Kvaliteedi paranemine toimub aga samm-sammult aktiivsete pinnaelektroodide üha suurema kasutamise kaudu. Veel üks puudus on see, et vool ei jää uuritavasse keresektsiooni, vaid jaotub väikseima takistuse korral kolmemõõtmelises ruumis. Seetõttu on piltide loomine ka palju keerukam kui klassikalise kompuutertomograafia puhul. Kolmemõõtmelise pildi lõpuks genereerimiseks on vaja mitut kahemõõtmelist esitust kolmemõõtmelises ruumis, mis seejärel esitatakse uuesti kahemõõtmeliselt.

See tekitab nn "pöördprobleemi". Pöördprobleem ütleb, et põhjuse tuleb praegusest tulemusest järeldada. Tavaliselt on neid probleeme väga raske või võimatu lahendada. Selle põhjuse saab selgitada ainult koos muude protseduuridega. EITi esinduste hindamiseks piisavad kogemused tuleb kõigepealt koguda täiendavate uuringute kaudu.