Experimentální fantom pro určování vlivu technických parametrů elektrické impedanční tomografie na výsledný obraz rozložení bioimpedance hrudníku

Abstract

Elektrická impedanční tomografie (EIT) je neinvazivní diagnostická zobrazovací metoda založená na principu zobrazení distribuce měrné elektrické vodivosti v daném řezu. Tato metoda nalézá uplatnění především v respirační péči, jelikož existuje přímá souvislost významné změny impedance plicní tkáně s obsahem vzduchu v plicích. Vzhledem k tomu, že se měření EIT prosazuje v klinické praxi až v posledních letech, potýká se samotné měření s řadou metodických nejasností. Cílem této práce je vytvořit fantom hrudníku pro EIT využitelný při řešení těchto nejasností. Pro záznam EIT byl využit komerčně dostupný systém PulmoVista 500 (Dräger). Při hledání nejvhodnějšího postupu výroby fantomu bylo zjištěno, že materiál imitující tkáň není pro výrobu v podmínkách našich laboratoří vhodný. Na vnější stěnu fantomu byly provrtáním připevněny šrouby nahrazující elektrody. Jako vnitřní prostředí fantomu byl zvolen fyziologický roztok. Pro zabezpečení konstantně měnící se změny impedance byla vytvořena umělá plíce umístěná do fantomu. Plíci je možné ventilovat pomocí UPV. Výsledkem práce je vytvořený fantom hrudníku pro EIT, pomocí kterého bylo měřením zjištěno, že aplikace elektrodového gelu mezi elektrodový pás a pokožku má statisticky významný vliv na výsledný obraz rozložení bioimpedance v tomografické rovině hrudníku. Dále bylo zjištěno, že mezi nejmenším (80 kHz) a největším (130 kHz) nastaveným operačním kmitočtem přístroje PulmoVista 500 vzniká 14,33% rozdíl v šířce tomografické roviny, ve které dojde k 50% snížení naměřené globální impedance.

Electrical impedance tomography (EIT) is non-invasive diagnostic method based on distribution of electrical resistivity in body within slice. This method is majority used in respiratory care due to direct link between the change of impedance of lung tissue and volume of air inside the lungs. Because the EIT measurement has started being used in recent years the methodology of the measurement has several uncertainties. The aim of my thesis is to clear up the uncertainties by creating a phantom of the chest that can be used in EIT. For recording of the EIT was used the commercially available system PulmoVista500 (Dräger). During the search for the best manufacturing procedure of the phantom was discovered that the material imitating tissue is not suitable in our laboratory conditions. Phantom has an outer wall on which bolt were mounted to replace the electrodes. The inner environment was chosen as physiology solution. To insure the constantly changing impedance an artificial lung was created and placed inside the phantom. The lung can be ventilated by using UPV. The result of my thesis is created phantom of chest for EIT. Through measuring the phantom, it was found that application of the electrode gel between skin and the electrode belt does in fact have statistical influence on the resulting image of distribution of bioimpedance in tomographic plane in chest. Furthermore it was discovered that there is 14,33% difference between the lowest (80 kHz) and the highest (130 kHz) set operation frequency of PulmoVista 500 in which measured global impedance is decreased to 50 % (half).