Τομογραφία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης

ο Ηλεκτρική τομογραφία σύνθετης αντίστασης (ΕΙΤ) είναι μια νέα μέθοδος απεικόνισης που βασίζεται στις διαφορετικές ηλεκτρικές αγωγιμότητες διαφορετικών περιοχών του σώματος. Πολλοί πιθανοί τομείς εφαρμογής βρίσκονται ακόμη στο πειραματικό στάδιο. Η χρήση τους έχει αποδειχθεί στον έλεγχο της λειτουργίας των πνευμόνων.

Τι είναι η τομογραφία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης;

Η τομογραφία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης έχει ήδη καθιερωθεί στη διάγνωση της πνευμονικής λειτουργίας. Τα ηλεκτρόδια χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία ηλεκτρικών εναλλασσόμενων ρευμάτων διαφορετικών συχνοτήτων και με χαμηλά πλάτη στον γειτονικό ιστό.

Ως νέα μέθοδος μη επεμβατικής απεικόνισης για την εξέταση ανθρώπινου ιστού, η τομογραφία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης (ΕΙΤ) έχει ήδη καθιερωθεί στα διαγνωστικά της λειτουργίας των πνευμόνων. Για άλλες εφαρμογές, το EIT πρόκειται να κάνει μια σημαντική ανακάλυψη.

Τα ηλεκτρόδια χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία ηλεκτρικών εναλλασσόμενων ρευμάτων διαφορετικών συχνοτήτων και με χαμηλά πλάτη στον γειτονικό ιστό. Ανάλογα με τη φύση ή τη λειτουργική κατάσταση του ιστού, προκύπτουν διαφορετικές αγωγιμότητα. Αυτά εξαρτώνται από την αντίστοιχη αντίσταση (αντίσταση εναλλασσόμενου ρεύματος) της αντίστοιχης περιοχής σώματος. Αρκετά ηλεκτρόδια τοποθετούνται στην επιφάνεια του σώματος προς μέτρηση.

Ενώ εναλλασσόμενα ρεύματα υψηλής συχνότητας με μικρή ροή πλάτους μεταξύ δύο ηλεκτροδίων, το ηλεκτρικό δυναμικό μετριέται στα άλλα ηλεκτρόδια. Η μέτρηση επαναλαμβάνεται συνεχώς μεταβάλλοντας το ζεύγος διεγερτικών ηλεκτροδίων όπως επιθυμείται. Τα μετρούμενα δυναμικά έχουν ως αποτέλεσμα μια τμηματική εικόνα, η οποία επιτρέπει την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη σύνθεση και την κατάσταση του ιστού που εξετάζεται.

Στην τομογραφία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης, γίνεται διάκριση μεταξύ του απόλυτου και του λειτουργικού EIT. Με το απόλυτο EIT, εξετάζεται η ποιότητα του ιστού, ενώ το λειτουργικό EIT μετρά διαφορετικές αγωγιμότητες ανάλογα με την αντίστοιχη λειτουργική κατάσταση της περιοχής του σώματος που θα μετρηθεί.

Λειτουργία, αποτέλεσμα & στόχοι

Όπως ήδη αναφέρθηκε, η τομογραφία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης βασίζεται στη διαφορετική αγωγιμότητα διαφορετικών περιοχών του σώματος, των βιολογικών ιστών ή των οργάνων. Υπάρχουν λοιπόν καλές και άσχημες περιοχές του σώματος. Στο ανθρώπινο σώμα, η αγωγιμότητα καθορίζεται από τον αριθμό των ελεύθερων ιόντων.

Για παράδειγμα, ένας πλούσιος σε νερό ιστός με υψηλή συγκέντρωση ηλεκτρολυτών μπορεί να αναμένεται να έχει καλύτερη αγωγιμότητα από έναν λιπαρό ιστό. Επιπλέον, όταν υπάρχουν λειτουργικές αλλαγές στα όργανα, χημικές αλλαγές μπορούν επίσης να συμβούν στον ιστό, οι οποίες επηρεάζουν την αγωγιμότητα. Το απόλυτο EIT είναι ανακριβές διότι εξαρτάται από την ατομική ανατομία και τα κακώς αγώγιμα ηλεκτρόδια. Αυτό συχνά οδηγεί στο σχηματισμό αντικειμένων. Το λειτουργικό EIT μπορεί να μειώσει σημαντικά αυτά τα σφάλματα αφαιρώντας τις αναπαραστάσεις.

Οι πνεύμονες ειδικότερα είναι κατάλληλοι για εξέταση χρησιμοποιώντας τομογραφία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης, καθώς η αγωγιμότητά τους είναι πολύ χαμηλότερη από αυτήν των περισσότερων άλλων οργάνων. Αυτό οδηγεί σε απόλυτη αντίθεση με τα άλλα μέρη του σώματος, το οποίο έχει θετική επίδραση στην αναπαράσταση σε μια διαδικασία απεικόνισης. Η αγωγιμότητα των πνευμόνων αλλάζει επίσης κυκλικά ανάλογα με το εάν εισπνέετε ή εκπνέετε.

Αυτός είναι ένας άλλος λόγος για την εξέταση των πνευμόνων, ιδίως χρησιμοποιώντας το EIT. Η διαφορετική αγωγιμότητα τους κατά την αναπνοή υποδηλώνει καλά αποτελέσματα κατά την εξέταση της λειτουργίας των πνευμόνων. Οι εξελίξεις στην ψηφιακή τεχνολογία επιτρέπουν στον γιατρό εντατικής θεραπείας να επεξεργάζεται τα δεδομένα που λαμβάνονται από τη μέτρηση αγωγιμότητας των πνευμόνων με τέτοιο τρόπο ώστε η λειτουργία των πνευμόνων να μπορεί να απεικονιστεί απευθείας στο κρεβάτι του ασθενούς. Οι συσκευές παρακολούθησης της λειτουργίας των πνευμόνων, οι οποίες χρησιμοποιούνται ήδη στην ιατρική εντατικής θεραπείας, αναπτύχθηκαν πρόσφατα με βάση την τομογραφία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης.

Οι μελέτες βρίσκονται σε εξέλιξη για να ανοίξουν άλλες χρήσεις για το EIT. Στο μέλλον, αυτή η τεχνολογία μπορεί να παίξει ρόλο ως πρόσθετη διάγνωση για μαστογραφία. Έχει βρεθεί ότι ο φυσιολογικός και κακοήθης ιστός του μαστού έχουν διαφορετικές αγωγιμότητα σε διαφορετικές συχνότητες. Το ίδιο ισχύει και για τα πρόσθετα διαγνωστικά για τον γυναικολογικό έλεγχο καρκίνου. Επί του παρόντος διεξάγονται μελέτες για την πιθανή χρήση του EIT στην επιληψία και το εγκεφαλικό επεισόδιο.

Είναι επίσης εφικτή μια μελλοντική εφαρμογή για εντατική ιατρική παρακολούθηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας σε σοβαρές εγκεφαλικές παθολογίες. Η καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα του αίματος συνεπάγεται επίσης μια πιθανή εφαρμογή για την οπτική αναπαράσταση της ροής του αίματος του οργάνου. Τέλος, η τομογραφία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στην αθλητική ιατρική για τον προσδιορισμό της πρόσληψης οξυγόνου (Vo2) ή της αρτηριακής πίεσης κατά τη διάρκεια της άσκησης.

Κίνδυνοι, παρενέργειες & κίνδυνοι

Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους τομογραφίας, η τομογραφία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης έχει το πλεονέκτημα ότι είναι εντελώς ακίνδυνη για τον οργανισμό. Δεν χρησιμοποιείται ιονίζουσα ακτινοβολία, όπως συμβαίνει με την υπολογιστική τομογραφία. Επιπλέον, τα φαινόμενα θέρμανσης λόγω εναλλασσόμενων ρευμάτων υψηλότερης συχνότητας (10 έως 100 kilohertz) με χαμηλή ένταση μπορούν να αποφευχθούν.

Δεδομένου ότι ο εξοπλισμός είναι επίσης πολύ φθηνότερος και μικρότερος από ό, τι με τις κλασικές μεθόδους τομογραφίας, το EIT μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ασθενείς για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και να παρέχει συνεχείς απεικονίσεις σε πραγματικό χρόνο. Προς το παρόν, ωστόσο, το κύριο μειονέκτημα είναι η χαμηλότερη χωρική ανάλυση σε σύγκριση με άλλες μεθόδους τομογραφίας. Υπάρχουν, ωστόσο, ιδέες για τη βελτίωση της ανάλυσης των εικόνων αυξάνοντας τον αριθμό των ηλεκτροδίων. Η ποιότητα των εικόνων είναι ακόμα ελαττωματική.

Η βελτίωση της ποιότητας, ωστόσο, συμβαίνει βήμα προς βήμα μέσω της αυξανόμενης χρήσης ενεργών επιφανειών ηλεκτροδίων. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι ότι το ρεύμα δεν παραμένει στο τμήμα σώματος που πρόκειται να εξεταστεί, αλλά μάλλον κατανέμεται σε τρισδιάστατο χώρο μετά τη χαμηλότερη αντίσταση. Επομένως, η δημιουργία εικόνων είναι επίσης πολύ πιο περίπλοκη από ό, τι με την κλασική υπολογιστική τομογραφία. Πολλές δισδιάστατες αναπαραστάσεις σε τρισδιάστατο χώρο είναι απαραίτητες για να δημιουργήσουμε τελικά μια τρισδιάστατη εικόνα, η οποία στη συνέχεια παρουσιάζεται ξανά σε δύο διαστάσεις.

Αυτό δημιουργεί το λεγόμενο «αντίστροφο πρόβλημα». Το αντίστροφο πρόβλημα λέει ότι η αιτία πρέπει να συναχθεί από το παρόν αποτέλεσμα. Συνήθως αυτά τα προβλήματα είναι πολύ δύσκολα ή αδύνατα να επιλυθούν. Η αιτία μπορεί να διευκρινιστεί μόνο σε συνδυασμό με άλλες διαδικασίες. Πρέπει να αποκτηθεί επαρκής πείρα για την αξιολόγηση των παραστάσεων του ΕΙΤ μέσω περαιτέρω μελετών.