Tomografía de impedancia eléctrica
La tomografía de impedancia eléctrica ( TIE ) es un tipo de imagen médica no invasiva en la que la conductividad eléctrica , la permitividad y la impedancia de una parte del cuerpo se infieren a partir de las mediciones de los electrodos de superficie y se utilizan para formar una tomografía.imagen de esa parte. La conductividad eléctrica varía considerablemente entre varios tejidos biológicos (EIT absoluta) o el movimiento de fluidos y gases dentro de los tejidos (diferencia de EIT). La mayoría de los sistemas de EIT aplican pequeñas corrientes alternas a una sola frecuencia, sin embargo, algunos sistemas de EIT utilizan múltiples frecuencias para diferenciar mejor entre tejido normal y presunto anormal dentro del mismo órgano (EIT multifrecuencia o espectroscopia de impedancia eléctrica).
Normalmente, los electrodos de superficie conductora se adhieren a la piel alrededor de la parte del cuerpo que se examina. Se aplicarán pequeñas corrientes alternas a algunos o todos los electrodos, registrándose los equivalentes de potencial resultantes de los otros electrodos (figuras 1 y 2). Este proceso se repetirá luego para numerosas configuraciones de electrodos diferentes y finalmente dará como resultado un tomograma bidimensional de acuerdo con los algoritmos de reconstrucción de imágenes incorporados. [2] [3]
Dado que el contenido de iones libres determina la conductividad de los tejidos y los fluidos, los músculos y la sangre conducirán las corrientes aplicadas mejor que la grasa, los huesos o el tejido pulmonar. [2] Esta propiedad se puede utilizar para reconstruir imágenes estáticas mediante EIT morfológica o absoluta (a-EIT). [4] Sin embargo, a diferencia de los rayos X lineales utilizados en la tomografía computarizada, las corrientes eléctricas viajan en tres dimensiones a lo largo del camino de menor resistividad. Esto significa que una parte de la corriente eléctrica abandona el plano transversal y da como resultado una transferencia de impedancia. Este y otros factores son la razón por la que la reconstrucción de imágenes en EIT absoluta es tan difícil, ya que generalmente hay más de una solución para la reconstrucción de imágenes de un área tridimensional proyectada sobre un plano bidimensional.
Matemáticamente, el problema de recuperar la conductividad a partir de mediciones superficiales de corriente y potencial es un problema inverso no lineal y está muy mal planteado . La formulación matemática del problema se debe a Alberto Calderón , [5] y en la literatura matemática de problemas inversos se suele denominar "problema inverso de Calderón" o "problema de Calderón". Existe una extensa investigación matemática sobre el problema de la unicidad de la solución y los algoritmos numéricos para este problema. [6]
En comparación con las conductividades tisulares de la mayoría de los demás tejidos blandos del tórax humano, la conductividad del tejido pulmonar es aproximadamente cinco veces menor, lo que da como resultado un alto contraste absoluto. Esta característica puede explicar parcialmente la cantidad de investigación realizada en imágenes de pulmón con EIT. [2] Además, la conductividad pulmonar fluctúa intensamente durante el ciclo respiratorio, lo que explica el inmenso interés de la comunidad investigadora en utilizar la TIE como método junto a la cama para visualizar la falta de homogeneidad de la ventilación pulmonar en pacientes ventilados mecánicamente. [4] Por lo tanto, las mediciones de EIT entre dos o más estados fisiológicos, por ejemplo, entre la inspiración y la espiración, se denominan EIT de diferencia de tiempo (td-EIT).
La diferencia de tiempo EIT (td-EIT) tiene una gran ventaja sobre la EIT absoluta (a-EIT): las imprecisiones resultantes de la anatomía interindividual, el contacto insuficiente de los electrodos de superficie con la piel o la transferencia de impedancia pueden descartarse porque la mayoría de los artefactos se eliminarán por sí mismos debido a la simple sustracción de la imagen en f-EIT. Probablemente esta sea la razón por la que, a día de hoy, el mayor progreso de la investigación de EIT se ha logrado con diferencia de EIT. [2] [4] [7]
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