Elektrisk impedans tomografi

De Elektrisk impedans tomografi (EIT) är en ny avbildningsmetod som bygger på olika elektriska ledningsförmågor i olika kroppsområden. Många möjliga tillämpningsområden befinner sig fortfarande i experimentfasen. Deras användning har visat sig själv vid kontroll av lungfunktionen.

Vad är elektrisk impedans tomografi?

Elektrisk impedans tomografi har redan etablerat sig inom lungfunktionsdiagnostik. Med hjälp av elektroder matas alternerande elektriska strömmar med olika frekvenser och med låga amplituder i den angränsande vävnaden.

Som en ny icke-invasiv avbildningsmetod för undersökning av mänsklig vävnad har elektrisk impedans tomografi (EIT) redan etablerat sig inom lungfunktionsdiagnostik. För andra applikationer är EIT på väg att gå igenom.

$config[ads_text1] not found

Med hjälp av elektroder matas alternerande elektriska strömmar med olika frekvenser och med låga amplituder till den angränsande vävnaden. Beroende på vävnadens art eller funktionella tillstånd resulterar olika konduktiviteter. Dessa är beroende av respektive impedans (växelströmmotstånd) för motsvarande kroppsområde. Flera elektroder är placerade på kroppsytan som ska mätas.

Medan högfrekvent växelströmmar med ett litet amplitudflöde mellan två elektroder mäts den elektriska potentialen vid de andra elektroderna. Mätningen upprepas kontinuerligt genom att variera paret med stimulerande elektroder efter önskemål. De uppmätta potentialerna resulterar i en sektionsbild som gör det möjligt att dra slutsatser om den undersökta vävnadens sammansättning och tillstånd.

När det gäller elektrisk impedans-tomografi görs en åtskillnad mellan absolut och funktionell EIT. Med det absoluta EIT undersöks vävnadens kvalitet, medan det funktionella EIT mäter olika konduktiviteter beroende på respektive funktionellt tillstånd i kroppsområdet som ska mätas.

$config[ads_text2] not found

Funktion, effekt och mål

Som redan nämnts är elektrisk impedans tomografi baserad på den olika konduktiviteten i olika kroppsområden, biologiska vävnader eller organ. Så det finns väl ledande och dåligt ledande områden i kroppen. I människokroppen bestäms konduktiviteten av antalet fria joner.

Till exempel kan en vattenrik vävnad med en hög koncentration av elektrolyter förväntas ha bättre konduktivitet än en fet vävnad. Dessutom, när det finns funktionella förändringar i organen, kan kemiska förändringar också förekomma i vävnaden, vilket har en inverkan på konduktiviteten. Det absoluta EIT är upresist eftersom det beror på den individuella anatomi och dåligt ledande elektroder. Detta leder ofta till att artefakter bildas. Det funktionella EIT kan reducera dessa fel betydligt genom att subtrahera representationerna.

I synnerhet lungorna är lämpliga för undersökning med hjälp av elektrisk impedans-tomografi, eftersom deras konduktivitet är mycket lägre än för de flesta andra organ. Detta resulterar i en absolut kontrast till de andra kroppsdelarna, vilket har en positiv effekt på representationen i en avbildningsprocess. Konduktiviteten i lungorna förändras också cykliskt beroende på om du andas in eller andas ut.

$config[ads_text3] not found

Detta är ytterligare ett skäl att undersöka lungorna särskilt med hjälp av EIT. Deras olika konduktivitet under andning tyder på bra resultat när man undersöker lungfunktionen. Framstegen inom digital teknik gör det möjligt för intensivvårdsläkaren att få de data som erhållits från konduktivitetsmätningen av lungorna behandlade på ett sådant sätt att lungfunktionen kan visualiseras direkt vid patientens sängplats. Lungfunktionsövervakare, som redan används inom intensivvårdsmedicin, har nyligen utvecklats på grundval av elektrisk impedans tomografi.

Studier pågår för att öppna andra användningsområden för EIT. I framtiden kan denna teknik spela en roll som ytterligare diagnostik för mammografi. Det visade sig att normal och malign bröstvävnad har olika konduktiviteter vid olika frekvenser. Detsamma gäller för ytterligare diagnostik för screening av gynekologisk cancer. Studier pågår för närvarande också om möjlig användning av EIT vid epilepsi och stroke.

En framtida tillämpning för intensiv medicinsk övervakning av hjärnaktivitet vid allvarliga hjärnpatologier är också tänkbar. Den goda elektriska ledningsförmågan hos blodet innebär också en möjlig tillämpning för den visuella representationen av organets blodflöde. Sist men inte minst kan elektrisk impedans-tomografi också användas inom idrottsmedicin för att bestämma syreupptag (Vo2) eller arteriellt blodtryck under träning.

Risker, biverkningar och faror

Jämfört med andra tomografimetoder har elektrisk impedans tomografi fördelen att den är helt ofarlig för organismen. Ingen joniserande strålning används, liksom fallet med datortomografi. Dessutom kan uppvärmningseffekter på grund av växelströmmar med högre frekvens (10 till 100 kilohertz) med låg strömstyrka undvikas.

$config[ads_text4] not found

Eftersom utrustningen också är mycket billigare och mindre än med klassiska tomografimetoder, kan EIT användas med patienter under en längre tid och ge kontinuerliga realtidsvisualiseringar. Just nu är dock den största nackdelen den lägre rumsupplösningen jämfört med andra tomografimetoder. Det finns emellertid idéer för att förbättra bildernas upplösning genom att öka antalet elektroder. Kvaliteten på bilderna är fortfarande bristfällig.

Kvalitetsförbättring sker dock gradvis genom den ökande användningen av aktiva ytelektroder. En annan nackdel är att strömmen inte förblir i kroppssektionen som ska undersökas utan snarare fördelas i tredimensionellt utrymme efter det lägsta motståndet. Därför är skapandet av bilder också mycket mer komplicerat än med klassisk datortomografi. Flera tvådimensionella framställningar i tredimensionellt utrymme är nödvändiga för att slutligen generera en tredimensionell bild, som sedan presenteras i tvådimensionell igen.

Detta ger upphov till det så kallade ”omvända problemet”. Det omvända problemet säger att orsaken måste härledas från det nuvarande resultatet. Vanligtvis är dessa problem mycket svåra eller omöjliga att lösa. Orsaken kan endast klargöras i kombination med andra procedurer. Tillräcklig erfarenhet för att utvärdera representationerna för ETI måste först skaffas genom ytterligare studier.