电阻抗断层功能成像技术的发展

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1、电阻抗断层功能成像技术的发展【关键词】电阻抗断层图像　　关键词:电阻抗断层图像;功能成像;参数成像;频谱成像;三维成像　　摘要:电阻抗断层图像技术是继形态、结构成像之后出现的新一代功能成像技术.在多个临床领域，阻抗断层成像与现有方法相比具有明显优势.综述功能成像，虚部成像、参数成像、频谱成像和三维成像等EIT技术的新发展.　　Keypedancetomography;functionalimaging;parametricimaging;spectroscopicimaging;3Dimaging　　Abs

2、tract:Electricalimpedancetomographyisaneagingdevelopedinrecenttenormoreyearsafterthemorphologyandstructureimagingtechnolo-gy.ItsuggeststhatEITcouldoffersignificantadvantagesoverexistingmethodsintheareasofclinicalmedicine.Thispaperrevieeneaging，theimaginary

3、imaging，theparametricimaging，thespectroscopicimaging，and3Dimaging.　　0引言　　电阻抗断层图像技术（electricalimpedancetomog-raphy，EIT）是当今生物医学工程学重大研究课题之一.它是继形态、结构成像之后，于近20a才出现的新一代更为有效的无损伤功能成像技术.EIT通过配置于人体体表的电极阵，提取与人体生理、病理状态相关的组织或器官的电特性信息，不但反映了解剖学结构，更重要的是可望给出功能性图像结果.这是CT、超声

4、等其他成像技术无法与之相比的.EIT不使用核素或射线，对人体无害，可以多次测量，重复使用，可以成为对患者进行长期、连续监护而不会给患者造成损伤或带来不适的医院监护设备.加之其成本低廉，不要求特殊的工作环境等，因而是一种理想的、具有诱人应用前景的无损伤医学成像技术［1］.　　1功能成像　　当疾病发生时，相关组织与器官的功能性变化往往要先于器质性病变和其他临床症状.在经过一定的功能代偿期或潜伏期后，发展成器质性病变，出现组织与器官结构性变化或其他临床症状.如能在疾病的潜伏期或功能代偿期，即在组织与器官结构性变化

5、出现之前，及时检测和确认该组织与器官的功能性变化，对于相关疾病的普查，预防和早期诊断与治疗将是非常有利的.与疾病发生时的情况相对应，当疾病治愈、康复时，相关组织与器官的功能恢复也往往滞后于疾病的治愈.在疾病的康复期，监测和确认病愈组织与器官的功能恢复情况，对于疾病的康复指导和愈后评价是十分有效和重要的.向功能性检查和疾病的早期诊断发展，向疾病的康复和愈后评价延伸，这是现代医学发展所追求的目标.检测与评价人体组织与器官的功能性变化，正是EIT技术的优势.EIT所采用的生物阻抗技术，提取的是与组织和器官的功能变

6、化相联系的电特性信息，对血液、气体、体液和不同组织成分及其变化等具有独特的鉴别力，对那些影响组织与器官电特性的因素，如血液的流动与分布，肺内气体容量变化，体内体液变化与移动等非常敏感.以此为基础，进行心、脑、肺循环系统的功能评价，血液动力学与流变学在体动态研究，肿瘤的早期发现与诊断以及人体组成成分分析等功能成像研究，是EIT显示优越性，展现其诱人应用前景的广阔天地［2］.　　2EIT图像　　1991年后，各种EIT方法不断涌现出来，但都以给出像素信息为特点.归纳起来，其图像信息可以是:在频率f1处的导纳或阻

7、抗绝对值（静态像）;频率f2与参考频率f1的相对导纳值（准静态像）;在频率f1处的介电率绝对值（静态像）;频率f2与参考频率f1的相对介电率（准静态像）;频率f1处导纳随时间的变化（动态像）;频率f1处介电率随时间的变化（动态像）;频率f2与参考频率f1的介电率相对值;频率f2与参考频率f1的导纳相对值;频率f1处的相位;复导纳或复阻抗的Cole-Cole图.这种图上的像素可以是:特征频率RC或SC或R/S或R或S或C的变化信息.　　3虚部成像　　由于生物组织自身具有复阻抗特性，生物膜性质的改变、细胞内外液

8、变化等特性与复阻抗的虚部成分关系非常密切.所以，随着研究的深入，研究者对虚部阻抗变化和多频率阻抗投入更多的关注［3，4］.1987年，Griffiths等［5］通过计算机模拟证实了应用EIT信号中的实部和虚部测量结果进行介电率成像的可能性.1991年Griffiths等［6］报告了使用40.96kHz频率，测量的人体阻容模型和自愿者呼吸期间阻抗变化的复阻抗图像，其中实部像显示了清晰的肺部边界，虚部像的内容难以解读