发布时间:2018-04-12 作者:鹰演(健康风险评估系统) 浏览量:252
根据中国科学报的报道,杜江峰院士团队基于形状先验信开发出一种高分辨、高对比度的动态电阻抗图像重建算法的研究论文《A Parametric Level Set-Based Approach to Difference Imaging in Electrical Impedance Tomography》,2018年发表于《IEEE 医学影像会刊》。
充分说明我国近年来,对于电阻抗成像技术的研究亦持续发力,且研究成果有重大突破。同时精准、高效且稳定的动态和静态电阻抗成像技术在临床医学的应用也得到国内科研和医疗领域的日益重视。
电阻抗技术原理电阻抗成像技术,英文全称Electrical impedance tomography, 缩写为EIT。它是利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取与人体生理、病理状态相关的生物医学信息的成像技术。
该技术的基本测量方式是通过体表电极阵列向检测对象施加安全的电激励(电流或电压),在体表测量响应电学信号,由所测信号重构出人体内部结构与功能电特性图像。
由于人体不同组织和器官的电特性不同,这种电特性图像不仅包含了丰富的解剖学信息,而且能够反映出组织和器官电特性相应的生理、病理状态和功能信息,在研究人体组织与器官功能变化和疾病诊断方面有重要的临床价值。电阻抗技术特点
电阻抗成像技术具有无损、无创、无辐射、低成本、操作简单、功能信息丰富等优点,但电阻抗图像重构本身是一个严重病态的非线性逆问题,传统方法重构出来的图像空间分辨率和对比度较差。
在硬件采集系统满足一定测量精度的前提下,引入有效的图像重构算法对于高精度、高分辨率的电阻抗成像研究至关重要。因此,如何提高重构图像的分辨率,改进重构算法的稳定性,以及加快重构速度实现实时成像成为当前电阻抗技术研究极具挑战性的问题。
电阻抗工作原理
人体成分可以大致分为脂肪组织和非脂肪组织两类。脂肪是无水物质,是电的不良导体。脂肪组织越多,对电流的阻值越大,(非严格意义上)电阻抗越大。非脂肪组织包括骨骼和肌肉,其含有大量水和电解质,对电流的阻值小,导电性好,电阻抗小。可以这么理解,脂肪,导电性差;不是脂肪的地方,导电性好。
言归正传,EIT 是一种无创的以人体内部的电阻抗分布为目标的,重建体内组织图像的技术。人体是一个大的生物电导体,各组织、器官均有一定的电阻抗,当人体表面加入一定的安全电流(通常小于5毫安)时,体内不同的电阻抗分布就会在体表产生不同的电压。
所以,EIT 技术实际上就是:通过人体特定部位注入已知电流来测量在体表所引起的电压,利用所测量的电流电压信息,依照一定的重建算法,计算出人体内部各组织、器官在电场作用下所呈现的电阻抗分布,利用计算机产生断层图像。
该技术具有无损、无创、无辐射(此“三无”非彼“三无”)、低成本、实时性强以及便携性等优点,因而在医学临床监护等领域有着诱人的应用前景,尤其在对肺通气监测方面具有不可比拟的优势。
EIT 图像重构方法按照成像方式分为动态成像和静态成像。动态成像,就好比青蛙的眼睛,对运动的昆虫能明察秋毫,但昆虫一旦静止,它就“目中无物”。相反,静态成像能直接识别昆虫,至于昆虫是动还是不动,这并不重要。
EIT 技术研究已历时约四十余年,在动态及静态成像方面的技术日趋成熟。但是,EIT 获得高质量的静态成像仍存在极大挑战。比如要受制于其对微弱信号的采集、重构算法门槛较高等等。而肺癌、乳腺癌等疾病的筛查恰恰需要通过静态成像的方式来实现。
鹰演医学的鹰演EIS在此领域已经持续耕耘十五载。一路走来,感谢业界同仁及众多专家、学者、各级领导的关切和大力支持;前路荆棘,我们依旧会携手前行,将更多前端前沿的EIT电阻抗成像技术成果服务于大众和一线同仁。
18618392257