电阻抗断层成像
肺电阻抗断层成像与围术肺保护
肺阻抗断层成像技术
▪ 量化肺水肿 肺电阻抗断层成像可以对患者肺水肿情况进行量化。 在一项于2016年发表在Crit Care的研究中，研究者通过肺电阻抗 断层成像比较基线和急性肺损伤期间的肺水比，量化肺水肿
▪ 优势 ▪ 肺电阻抗断层成像属于生物电阻抗成像的一种，可以实时监测患
者肺部通气状态，以动态图像形式反映患者肺部的通气状况（图 1）。
肺阻抗断层成像技术
肺阻抗断层成像技术
▪ 正常肺部通气主要分为三个域：过度通气区、中心通气区和肺不 张区。过度通气区和肺不张区气体交换很少，这些区域对患者很 重要，尤其在病理情况下，这些区域会发生变化，但一般的影像 学检查并没有阳性结果。
肺电阻抗断 层成像与围 术期保护
副标题
前言
▪ 常规的肺部影像学检查，如胸片、CT、核磁共振等，只能检测肺 部正常结构和异常病变，在病变没有引起肺结构改变之前的功能 变化，就无法观察。
▪ 临床常用的肺功能检查是对人体呼吸系统生理功能状态所进行的 客观、定量的评价，但是检查过程中需要患者配合操作者口令， 及时做出呼气和吸气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ动作，存在一定的局限性。
▪ 评估肺复张效果 张野教授等人于2018年发表在《中华麻醉学杂 志》、题为“肺复张对腹腔镜胆囊切除术后早期肺通气的影响：电 阻抗成像法评价”的研究中，探讨了肺电阻抗断层成像法评价肺复 张对腹腔镜胆囊切除术后早期肺通气的影响，结果表明，肺复张 可缓解腹腔镜胆囊切除术后早期肺局部中心通气下降。
生物电阻抗断层成像技术的研究进展
摘要电阻抗断层成像是一种新的成像技术，在临床图象监护和功能成像方面有很好的应用前景（无创、简单、容易应用等）. 作者在生物电阻抗断层成像的基本原理的基础上，介绍目前研究的进展并提出了研究中的关键问题.1 生物电阻抗断层成像的基本原理电阻抗断层成像(electrical impedance tomography，EIT)是根据人体内不同组织具有不同的电阻抗这一物理原理，通过给人体注入小的安全电流,测量体表的电位来重建人体内部的电阻抗分布图像，是医学成像技术的一个新方向.电阻抗断层成像系统由数据测量系统（Data Measurement System, DMS）及图像重构软件两大部分组成. 数据测量系统的作用就是在正弦激励下从体表测量中解调出反映体内阻抗分布的电信号，经A/D及数据处理后为阻抗图像重构算法提供高精度的数据. EIT系统的总体结构如Fig 1所示.其中，激励源的作用是产生对人体安全的正弦激励并以一定的激励模式施加于激励电极上；测量系统的主要功能是从测量电极以一定测量模式获取正弦激励下的体表电信号，经高精度放大后采用解调技术提取反映成像目标内阻抗分布信息，供算法重构阻抗图像应用；控制电路作为计算机与激励源及测量电路间的接口电路，主要负责激励源及测量电路的参数及模式设置，以及校正和定标等功能；计算机主要进行总体控制、数据处理、图像重构、图像显示等功能.EIT技术具有很多优势. 既往研究表明某些人体组织的生理功能变化能引起组织阻抗的变化（如：组织充血和放电等），某些组织病理改变也能引起组织阻抗的变化（如癌变等）［1］，这些信息将会在EIT图像中体现出来. 所以EIT具有功能成像的性质. 该技术对人体无创无害，系统结构简单，测量简便，在对于患者长期的图像监护这方面具有广泛的应用前景，这些是目前多数临床成像手段难以做到的. 同时该技术造价低、费用低的特点也非常适合进行广泛的医疗普查. 虽然目前其图像分辨率不能与CT等成像技术相比，但它仍是一种有应用前景的新型成像技术，是对目前医学成像手段的一个有力的补充.2 生物电阻抗断层成像的研究概况电阻抗断层成像是国外近些年的一个研究热点，欧洲、北美、前苏联等地区有许多研究小组在进行这方面的工作. 欧洲已建立了欧洲EIT统一行动组织（CAIT）来组织和协调EIT研究工作.目前，根据成像的区别电阻抗断层成像技术主要可分为两种，一种以电阻抗分布的绝对值为成像目标，称为静态EIT；另一种是以电阻抗分布的相对值（差别）为成像目标，被称为动态EIT.从激励频率上可将EIT分为单频及多频EIT，单频EIT只采用单一频率激励成像目标，而多频EIT采用多个激励频率（10 kHz－1 MHz），充分提取了成像目标内组织的阻抗频率特性，在此基础上还可得到组织的特征参数图像，为进一步鉴别和区分组织打下了基础，因而多频及参数成像越来越受到人们的重视.从激励方式上可将EIT分为注入电流式(Injected Current EIT )和感应电流式（Induced Current EIT). 前者就是采用驱动及测量电极从成像目标表面激励及获取信息，而后者是近三年才提出的采用激励线圈及体表测量电极获取成像目标内感应电流场的分布信息，这种技术因成像精度相对不高，目前仅处于实验阶段.EIT的图像重构算法是EIT成像系统的重要环节. EIT图像重建中的正问题和逆问题是其图像重建中两个关键性过程. 由模型的阻抗分布及驱动信号，求其内部的电压和电流分布，这在电磁场分析中被称为正问题，即由ρ求Φ；阻抗成像被认为是一个逆问题，被定义为：给出边界电流和边界电压的测量值，求模型内的阻抗分布，即，由和v求ρ. 正问题的求解可以利用求解拉普拉斯方程得出区域内部节点电压，进而利用给定边界条件和阻抗分布模型计算其内部电流密度达到全面分析这一电场的目的.逆问题求解比正问题要复杂的多，就目前来说可借助于数值方法通过多次迭代修正阻抗分布的估计值来实现. 在迭代过程中要调用正问题求解过程，利用正问题的解不断修正阻抗分布模型，以使之最接近真实阻抗分布.有限元方法（FEM）是常用的求解电磁场的数值方法［2］，在EIT中这一方法被广泛用于正问题过程的求解，其基本思想是通过泛函求极值来为非线性方程求解. 为EIT构造FEM模型，其主要目的是通过将这一特殊边界条件的电场或场域边界作线性化近似，以解决人体外加电场在人体内引起的电流分布的非线性和非均匀性，其实质上是利用数值方法求解具有特殊定解条件的一组偏微分方程.图像重构算法也是EIT研究的热点，目前研究的算法主要有扰动法(Perturbation Method)［3］修正的Newton-Raphson方法［4］双限定方法(Double Constraint Method)［5］敏感性方法（Sensitivity Method）［6］等位线反投影算法［7］. 谱展开法［8］M.Zadehkoochak算法［9］基于神经网络的重构算法［10］:广义逆法［11］等.英国Sheffield大学Brown等［12］1987年建立了第一个完整的DMS （Mark I System），有16个激励及测量电极，采用相邻电极5 mA p-p 51 kHz恒流激励. 该系统有51 dB的信噪比，及每秒10幅图像数据获取速度. 1995年Smith等［13］在Mark I的基础上建立了第一个实时的供临床基础研究用的Mark Ⅱ系统，有16个电极，使用20 kHz 5 mA p-p恒流激励，采用16通道并行测量、数字相敏检测（Digital Phase Sensitivity Detector，DPSD）等技术，使成像速度达到25帧/s，测量电路CMRR＞60 dB, SNR＞60 dB，所测阻抗数据信噪比达到68 dB，该系统用于人体胸腔得到了初步成像结果，并已用于临床基础研究.美国纽约Rensselaer Polytechnic Institute的Cook等于1988年建立了基于物理模型的自适应电流激励成像系统（Adaptive Current Tomograph, ACT2)［14］. 该系统采用32电极并行自适应电流15 kHz激励，单通道电压测量，电流幅值及电压测量有12 bit分辨率，30 s获取一组测量数据. 1991年Saulnier等在ACT2的基础上建立了32电极并行激励、并行测量、并行校正及补偿的高精度、高速度DMS（ACT3）［15］，激励频率30 kHz，系统精度可达16 bit，在此精度下获取一幅图像数据需133 ms，若将测量精度降为13 bit，则获取一幅图像数据只需2 ms. 该系统对一直径8 mm的铜摆进行动态连续成像（铜摆在盛盐水的直径30 cm的容器中摆动），成像结果较好，能对铜摆在不同时相的位置定位，但铜摆图像模糊，且明显大于实际尺寸.美国Wisconsin-Madison大学的SaKamoto等1987年建立了基于物理模型的测量系统［16］. 该系统采用16个条形电极、50 kHz 1 mA(峰峰值)的恒流激励及模拟解调技术，测量最大误差3%，放大器CMRR＞80 dB、输入阻抗大于1 MΩ、噪声水平10 μV(50 kHz时）. 该系统基于12 cm×12 cm的方形物理模型得到了初步成像结果. 1991年Hua等,基于直径30 cm圆柱形物理模型建立了32通道优化电流激励测量系统［17］，采用32个外圈电流驱动、内部电压测量的不锈钢复合电极（Stainless current/voltage compound electrode)，激励频率50 kHz，32通道激励电流在每次图像迭代重构后都重新计算及校正，以得到最优电流激励模式（Optimal Current Pattern)，测量系统有12 bit的幅值分辨率. 该系统对位于模型中心、直径6 cm的绝缘体等进行了成像，经10次迭代后得到了较清楚的图像.上面介绍了几个有代表性的电流驱动的测量系统，在电压驱动的DMS中，美国Washington大学的Woo等在1986年建立了32电极、激励频率100 KHz的测量系统［18］；比利时Geeraerts等在1992年建立了基于物理模型的32电极14 bit 精度的电压激励电流测量系统［19］；英国Oxford Polytechnic的Zhu等［20］在上述ACT2，ACT3的基础上于1992年设计了有32个复合电极的自适应电压激励及电压测量系统.上述研究小组的数据测量系统大部分仅限于对物理模型的测量，只有Sheffield大学的Smith等在Mark Ⅱ测量系统的基础上结合等位线反投影图像重构算法，在英国皇家Hallamshire医院建立了第一个供临床基础研究用的动态EIT实时系统，用于人体肺、胃、大脑、食管等不同部位的成像，证明其具有功能成像的特点［21］. 近三年来，电阻抗成像在二维和单频的基础上向三维［22］及多频［23］成像方面发展，也有学者从事感应电流（induced current）EIT的研究［24］.我国在EIT领域的研究起步较晚，重庆大学、中国医学科学院、第四军医大学有研究小组在进行电阻抗成像系统的研究，这方面的工作才刚刚起步，目前完整的EIT数据测量系统国内未见报道.几年来，该技术又有了许多新的发展，出现了以人体三维阻抗分布为成像目标的三维EIT技术，以外围线圈激励的感应EIT以及多频激励测量进行复阻抗成像的多频EIT，这些研究都得到了初步的实验结果［25］.3 EIT研究的关键及难点3.1 信息的质量、数量问题3.1.1 电场在体内的分布的研究电场在人体内的分布是非线性的，而人体的结构又是非常复杂的，对其进行深刻的研究掌握其在各种组织各种体液中的分布规律对研究驱动测量技术、图象重构算法有重大意义.3.1.2 高精度、高信噪比的数据测量系统目前EIT因采用体表弱电流激励及体表测量技术，使内部阻抗信息在体表测量中表现为弱信号、大动态范围. 有文献报道［26］，在一个心动周期中血流入肺而导致肺组织的阻抗变化为3%，从体表仅能测量到这种变化的1/20，即内部3%的阻抗变化在体表只能得到0.15%的改变. 由此看出，由生理特性决定EIT技术对DMS提出了具有高精度、高信噪比的要求. 另外，阻抗图像重构的算法中有大量矩阵运算或多次迭代运算，经测量系统得到的数据的信噪比大小将直接影响成像质量. 因此，为得到质量较好的重构图像，也要求DMS必须有高精度、高信噪比的基本特性.3.1.3 新的驱动检测原理技术研究由于测量电极的限制，每次只能得到非常有限的独立测量数据（N个电极能得到N（N-1）/2个数据），因此需对驱动检测方法做进一步的研究探讨，驱动检测技术包括向人体施加电能的原理（电流或电压等）研究；施加电能的方式（接触或感应等）研究；电极的尺寸、个数和排列方法研究等；电极的尺寸与断层截面的厚度、电极的数量与信息量的矛盾、电极固定位置与测量的稳定性的矛盾等问题的研究. 这些问题需有新的突破才能使阻抗断层成像技术上一个新台阶.3.2 关于重构算法问题由于EIT是非线性问题，在求解算法方面存在很多困难，虽然在动态及静态EIT技术都提出很多种算法，但是图像重构效果都不能令人满意. 这些算法基本上都是基于有限元方法，目前各种算法的主要问题在于收敛性能、抗噪能力较差，而且随着抛分规摸的增加计算量也大幅度增加,病态性程度也增加等.参考文献1 Seagar AD, Barber DC, Brown BH. Theoretical limits tosensitivity and resolution in impedance imaging. Clin Phys Physiol Meas,1987;8:13-312 Woo EJ, Hua P, Webster JG et al. Finite-element method in electrical impedance tomography. Med Bio Eng & Comput,1994;32(4):530-5363 Kim Y, Webster JG，Tompkins WJ. Electrical impedance imaging of the thorax. J Microwave Power, 1983;18:245-2574 Yorkey TJ, Webster JG，Tompkins WJ. Comparing recon-struction algrithms for electrical impedance tomography. IEEE Trans Biomed Eng,1987;34(11):843-8525 Wexler A, fry B and Neuman MR. Impedance-computed tomography algrithm and system. Applied Optics,1985;24(23):3985-39926 Murai T，Kagawa Y. Electrical impedance computed tomography based on a finite element model. IEEE Trans Biomed Eng, 1985;32(3)177-1847 Barber DC, Seagar AD. Fast reconstruction of resistive images. Clin Phys and Physiol Meas, 1987;8(supplement A):47-548 Meeson S, Killingback ALT, Blott BH. The de pendence of EIT images on the assumed inital conductivity distribution: a study of pelvic imaging. Phys Med Biol,1995; 40(5)：643-6579 Zadehkoochak M, Hames TK, Blott BH et al. A transputer implemented algorithm for electrical impedance tomography. Clin Phys Physiol Meas, 1990;11(3):223-23010 Andy Adler, Robert Guardo. A neural network image reconstruction technique for electrical impedance tomography. IEEE Trans on Med Imag, 1994; 13: 594-60011 汤梦星. 动态电阻抗断层成像算法的研：［硕士毕业论文］. 西安：第四军医大学，199712 Brown BH. Cardiac and respiratory related electrical impedance changes in the human thorax. IEEE Trans Biomed Eng,1994; 41(8):729-73313 Robert WM, Smith HJ. A real-time electrical impedance tomography system for clicinal use-design and preliminary results. IEEE Trans Biomed Eng, 1995;42(2) 133-14014 Newell JC. An Electric Current Tomograph. IEEE Trans Biomed Eng, 1988;35(10):828-83315 Saulnier GJ, Cook RD. A high-speed high-precision electrical impedance tomograph. Ann Inter Conf of the IEEE Eng in Med and Bio Soc，1991;13(1):5-616 SaKamoto K, Yorkey TJ, Webster JG. ;Some Physical Results from An Impedance Camera Clin. Phys Physiol Meas, 1987;8(Suppl A):71-7517 Hua Ping, Woo JE, Webster JG. Iterative Reconstruction Methods Using Regularization and Optimal Current Patterns in Electrical Impedance Tomography. IEEE Trans on Med Imag,1991;10(4):621-62818 Woo HW, and Kim Y. A Medical System With Electrical Impedance. IEEE/Eighth Annu Conf of the Eng in Med and Bio Soc,1986:343-34619 Geeraerts B, Van Petegem W. Voltage versus current driven high frequency EIT systems.IEEE 0-7803-0785-2,1992:170320 Zhu QS. A Voltage Driven Current Tomograph.IEEE 0-7803-0785-2,1992:1704-170521 Robert WM,Smith HJ. A real-time electrical impedance tomography system forclicinal use-design and preliminary results. IEEE Trans Biomed Eng, 1995;42(2): 133-14022 Morucci JP. 3D reconstruction in electrical impedance imaging using a direct sensitivity matrix approach. Physiol Meas,1995;16(Suppl 3A):123-12823 Povill R,and Riu P. Quantification in multifrequency tomography. Physiol Meas, 1995;16(Suppl 3A):69-7824 Anderson DK. Analytic solution of the forward problem for in duced current EIT systems. IEE Proc-Sci Meas Technol, 1995;142(6): 425-43225 Rabbani KS, Kabir AM. Studies on the effect of the third dimension on a two-dimensional electrical impedance tomography system. Clin Phys Physiol Meas, 1991; 12(4):393-40226 Brown BH, Seagar AD. The Sheffield data collection system.Clin Phys Physiol Meas, 1987;8(Suppl A):91-97。
电阻抗断层成像
0707024101 分类号 学号 密级 公开Electrical impedancect imaging studies题 目 电阻抗断层成像研究学校代码 作者姓名 指导教师 学科门类 提交论文日期 专业名称 成绩评定 许开锦电子信息科学与技术张 辉电子医学类2011年5月3日精品文档。
1欢迎下载摘 要电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography ——EIT)是根据生物体内不同组织以及同一组织在不同状态下具有不同电导率的现象,通过在生物体表面施加安全电流(电压),测量表面电压(电流),重建生物体内部的电阻抗分布图的成像技术。
详细分析了 EIT 成像中遇到的关键问题以及现有的主要应对方法, 列举EIT 技术在临床医学上的应用现状 , 同时对 EIT 在技术和临床上的发展趋势进行了展望 。
关键字：电阻抗断层成像技术、重建算法、硬件设计、临床应用AbstractElectrical Impedance Tomography (EIT) is an imaging technique that based on the phenomena that the electrical conduction within different kinds of tissue of organism or the same tissue in different states is different. The objective of EIT is to reconstruct the internal conductivity distribution of an object from voltage (or current) measurements made at body surface, by driving with current (or voltage) on its surface. After that the main questions of EIT and corresponding solutions is analyzed. Finally , the typical applications of EIT in medicine and the trend of EIT are demonstrated.Key words：Electrical Impedance Tomography、reconstruction algorithm、Hardware design、clinical application精品文档。
肺电阻抗断层成像与围术肺保护
围术肺保护策略
术前评估
肺功能评估：了解患者肺功能状 况，预测术后肺损伤风险
胸部影像学检查：了解肺部病变 情况，评估手术风险
呼吸功能训练：提高患者呼吸功 能，降低术后肺部并发症风险
营养支持：改善患者营养状况， 提高术后恢复能力
术中监测
01
呼吸频率：监测 呼吸频率，确保
患者呼吸正常
02
血氧饱和度：监 测血氧饱和度， 确保患者氧气供
弛程度合适
10
手术部位：监测 手术部位，确保 手术部位无感染、
出血等并发症
术后处理
保持呼吸道通畅：及 时清除呼吸道分泌物，
防止气道阻塞
监测生命体征：密切 监测患者生命体征， 及时发现并处理并发
症
呼吸支持：根据患者 情况选择合适的呼吸 支持方式，如无创通
气、有创通气等
康复治疗：根据患者 情况制定个性化的康 复治疗计划，促进肺
辅助决策
临床应用拓展
1 肺部疾病诊断：提高诊断准确性，减少误诊率 2 肺部手术规划：辅助手术方案制定，提高手术成功率 3 肺部疾病治疗：实时监测治疗效果，调整治疗方案 4 肺部疾病预后评估：预测疾病发展，制定预防措施 5 肺部疾病研究：为研究提供新的方法和技术支持 6 肺部疾病远程医疗：实现远程诊断和治疗，提高医疗资源利用率
血风险
4
肺部肿瘤评估： 发现肺部肿瘤， 为手术方案提供
依据
术中实时监测
实时监 测肺通 气功能
实时监 测肺血 流量
实时监 测肺水 肿情况
实时监 测肺气 道压力
实时监 测肺顺 应性变 化
实时监 测肺功 能恢复 情况
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肺电阻抗断层成像与围术肺保护
顺应性等
03
影像学检查：进行胸部X 线、CT等影像学检查，了 解肺部病变情况
04
心肺功能测试：进行心肺 功能测试，评估患者的心 肺储备功能和手术耐受性
术中管理
1
麻醉方式：选择合适的麻醉方式，如全身麻醉或局部麻醉
2
通气策略：采用合适的通气策略，如间歇正压通气或持续气道正压通气
3
体位管理：保持适当的体位，以减少肺不张和肺水肿的风险
复情况
3 肺电阻抗断层成
像可以评估术后 肺部并发症发生 情况
4
肺电阻抗断层成像与围术 肺保护的未来发展
技术优化
01 提高成像分辨率：提高图像质 量，提高诊断准确性
02 降低辐射剂量：减少辐射对患 者的影响，提高安全性
03 实时成像：实现实时监测，提 高手术效率和成功率
04 智能化分析：利用人工智能技 术，实现自动诊断和辅助决策
制定针对性治疗方案
小和范围，指导手术方案制定
04
肺部血管评估：评估肺部血管状况，
05
肺部感染评估：了解肺部感染情况，
预测术中出血风险
指导抗生素使用和手术时机选择
术中实时监测
实时监测肺通气情况，及时发 现肺不张、肺水肿等问题
实时监测肺血流情况，及时发 现肺栓塞、肺出血等问题
实时监测肺功能变化，及时调 整麻醉、通气等治疗方案
临床应用拓展
01
肺部疾病诊断：提高诊断准 确性，减少误诊率
02
肺部手术规划：辅助手术方 案制定，提高手术成功率
03
肺部疾病治疗：指导药物选 择，提高治疗效果
04
肺部疾病预后评估：预测疾 病发展，制定个性化治疗方
案
05
肺部疾病预防：早期发现肺 部疾病，降低发病率
EIT技术的应用领域及研究现状
EIT技术的应用领域及研究现状EIT（Electrical Impedance Tomography，电阻抗断层成像技术）是一种无创、无辐射的医学成像技术，广泛应用于医学诊断、生物学研究、材料检测等领域。
EIT通过测量电流注入对象并测量电压响应来推导出对象内部的电阻抗分布，从而获得对象内部的电阻抗图像。
在医学诊断方面，EIT技术可以用于肺部图像重建，可以监测呼吸机患者的气体分布情况，并可以诊断肺炎、肺水肿等肺部疾病。
此外，EIT还可以用于心脏电阻抗成骑及脑电阻抗成像，可以通过监测心脏和脑部电阻抗变化来诊断心脏疾病和脑部疾病。
在生物学研究中，EIT可以用于研究动植物器官的生理活动，如观察植物根系的水分吸收情况、监测动物心脏的电阻抗变化等。
此外，EIT还可以用于研究细胞培养中的生长和变化情况，对于细胞生物学研究具有重要意义。
在材料检测中，EIT可以用于检测材料中的缺陷、裂纹和内部结构等。
利用EIT技术可以对材料进行非破坏性检测，并能够检测出微小的结构变化，对于材料科学研究和工业生产具有重要意义。
目前，EIT技术在医学、生物学和材料检测等领域的应用研究已经取得了一些进展。
在医学领域，EIT技术已经应用于肺部图像重建和心脏电阻抗成像等方面，并在一些临床中得到了初步的验证。
在生物学研究领域，EIT技术已经被用于观察植物的根系水分吸收、动物心脏电阻抗成像等方面，并且对细胞生长和变化的研究也取得了一些成果。
在材料检测领域，EIT技术已经被应用于金属材料、陶瓷材料以及复合材料等的检测中，并且有相关的商业产品问世。
尽管EIT技术在上述领域有一定的应用，但还存在许多挑战和问题需要克服。
首先，EIT技术的成像分辨率还有待提高，特别是对于复杂的生物组织和材料结构，如肺部和大脑等。
其次，EIT技术需要解决电流注入和电极位置对成像结果的影响问题，以提高成像精度和可重复性。
此外，EIT技术在临床应用中还需要进一步的验证和严格的临床试验，以确保其安全性和准确性。
2023电阻抗断层扫描对危重患者肺灌注评价的临床应用进展
2023电阻抗断层扫描对危重患者肺灌注评价的临床应用进展摘要肺灌注监测能够提供危重患者肺部血流改变的准确信息，从而为临床诊疗提供证据。
但受限于患者转运等不便，传统的影像学检查无法满足实时监测肺灌注的需求。
因此寻找更便捷可靠的实时功能学成像技术，对优化危重患者心肺管理具有重要意义。
电阻抗断层扫描（EIT）作为一种无创、无辐射的新兴功能成像技术，可用于床边评估急性呼吸窘迫综合征、肺栓塞等患者的肺灌注，从而协助疾病诊断、调整机械通气策略等治疗方案以及评估疗效。
本文主要对肺电阻抗断层扫描技术用于危重患者肺灌注监测的研究进展进行综述。
基于局部通气和灌注密切的匹配，气体才能在肺部进行有效的交换，因此肺通气和肺灌注的评估对于危重患者的心肺管理具有重要的意义，并成为协助诊断和评估病情、调整呼吸机设置等治疗策略的重要标准［1］。
近年来，电阻抗断层扫描（electrical impedance tomography，EIT）作为一种新型的非侵入性无辐射的功能性成像方式，逐渐受到研究者们的关注［2］。
它使用单个外部电极环来对体内的阻抗变化进行成像，因其便携性可以快速实时地针对局部肺通气及肺灌注进行床边监测，尤其对危重患者产生了积极的意义［3］。
本综述旨在关注电阻抗断层扫描评估危重患者肺灌注的临床应用进展，并对其应用前景和局限性进行讨论。
一、原理EIT监测肺灌注主要通过两种方法实现，分别为基于区域电阻抗断层扫描信号搏动监测肺灌注和高渗盐水增强造影EIT肺灌注成像。
心跳引起的肺血流量改变和呼吸引起的肺内气体量改变都会引起胸腔电阻抗的变化，因此在EIT波形中，可以观察到区域电阻抗信号搏动，并通过分离心脏相关信号和通气相关信号来提取关于肺灌注的连续信息［4］。
但后续研究发现电阻抗搏动方法主要测量肺血容量的搏动变化而不是真正的前向血流，并且难以完全排除心脏区域的灌注，导致其可靠性受到质疑［5］。
高渗盐水造影EIT肺灌注技术基于造影剂首次通过成像原理，在呼吸暂停期间通过“弹丸”式注射高渗盐水引起胸腔电阻抗变化来反映区域肺灌注情况［3］。
肺电阻抗断层成像与围术肺保护护理课件
• 肺电阻抗断层成像技术介绍 • 围术期肺保护护理的重要性 • 肺电阻抗断层成像在围术肺保护
定义与原理
定义
原理
基于生物电学原理，通过测量人体呼 吸过程中肺部组织电阻抗的变化，利 用计算机断层扫描技术重建肺部组织 结构和功能图像。
技术特点与优势
特点 优势
成功案例二
在一名重症肺炎患者的治疗中，医生利用肺电阻抗断层成像技术实时监测患者肺 部情况，调整治疗方案，最终成功治愈。
பைடு நூலகம்
失败案例分析
失败案例一 失败案例二
经验教训与展望
经验教训
在应用肺电阻抗断层成像技术时，应严格掌握适应症和禁忌症，确保检查操作的规范性和准确性。同时，要加强 与临床医生的沟通与协作，提高诊断和治疗水平。
展望
随着技术的不断进步和研究的深入，肺电阻抗断层成像在围术肺保护护理中的应用前景将更加广阔。未来，该技 术有望与其他影像学检查手段相结合，为患者提供更加全面、精准的诊断和治疗服务。同时，需要加强相关培训 和教育，提高医护人员对肺电阻抗断层成像技术的认识和应用能力。
现场提问与回答
提问
回答
分组讨论与分享
根据电阻抗断层成像的监测结果，优 化围术期护理流程，提高护理效果和 患者的舒适度。
预防肺部并发症
通过电阻抗断层成像技术，及时发现 肺部异常情况，采取相应的护理措施， 预防肺部并发症的发生。
成功案例介 绍
成功案例一
某医院采用肺电阻抗断层成像技术成功诊断了一例早期肺癌，通过及时手术和术 后护理，患者康复良好。
感谢观看
应用领域与前景
应用领域
前景
围术期肺损伤的机制
01
02
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人体成分分析
2)分段测量
从理论上来说，分段阻抗测量要优于全身阻抗测量法，尤 其对于人体成分不均匀分布的人群（胖、瘦、高、矮等） 更是如此。
人体成分分析
3）多频率测量
采用多频率测量技术不仅可以提供更准确的阻 抗测量，而且还从简单的测量脂肪与非脂肪， 向多参数，如细胞外液体积，全身含水量，非 脂肪物质，蛋白质，骨矿质， K，Ca，Na离子 等测量方向发展。
生物电产生机制
细胞膜——磷脂双分子层
静息电位
细胞静息状态下存在于细胞膜内外两侧的电位 差。（内负外正）
生物电产生机制
1.静息时，细胞内的K+浓度远 高于细胞外。 2.静息状态时，细胞膜主要对 有通透性。 当3.因跨此膜，的胞浓内度的差K（+驱顺动浓K度+梯外度流） 和扩电散位到差细（胞阻外止，K形+外成流电）位达差到。 平衡时，膜内外电位差就稳定 在某一水平。
多频率和阻抗谱的测量包含更为丰富的阻抗和 人体成分信息，有望从中得到人体成分分析更 为全面而准确的结果。
电阻抗成像技术
阻抗成像
接触式
扫描成像 EISI 断层成像 EIT
感应电流成像 ICEIT
非接触式 磁感应阻抗成像 MIT
功能成像
阻抗成像：
以人体组织、器官的阻抗分布或阻抗变化为研 究对象，通过配置于人体体表的电极系统，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，给出反映组织、器官功能状态及 其变化规律的功能性图像结果。
90.0
人体电阻抗与电流频率的关系
人体可看成是一个电解质电容器和电阻的并联电 路。 直流在细胞间隙流过；交流可通过细胞间隙 和细胞。
人体肌肉组织电阻率与频率的关系
频率 0 电阻率 90
100Hz 10kHz 10MHz 10GHz
9.1 7.7
2.0
0.8
生物电阻抗测量技术
通常是借助置于体表的电极系统向检测对 象送入一微小的交流测量电流或电压，检 测相应的电阻抗及其变化，然后根据不同 的应用目的，获取相关的生理和病理信息。
复极相：
Na+ 通透性的消失，并伴随出现电压门控性K+ 通道的开放
后电位：
Na+ - K+泵将Na+ 、 K+分布复原，保持细胞的 兴奋性。
典型生物电信号
生物电参数 心电图(ECG)
正常值 0.5~4 mV
频率/Hz 0.1~100
脑电图(EEG) 肌电图(EMG)
5~300 µV 0.1~5 mV
胃动力学检测
原理：在胃的活动期，由于其形态及其内容物组 成情况与容积的改变较大，其电特性变化非常明 显，变化规律与胃动力学状况相对应。
胃运动的频率约为3次/分，对检测系统的实时性 要求不高。采用普通阻抗方法，灵敏地提取这种 电特性变化信息已有初步临床应用。
如采用代表阻抗技术的发展方向阻抗断层成像方 法，以图像形式给出检测结果，无论在灵敏度或 获取信息的数量与质量上都将更好。
生物阻抗技术应用
阻抗血流图 胃动力学检测 人体成分分析 电阻抗成像技术
阻抗血流图
根据体表测量的电阻抗变化的信息来确定
体内组织器官由于血液循环引起的（生理、 病理）容积变化的方法。
简化模型
一般使用20k~100kHz频 率的恒流（恒压）源， 测量计算被测部分阻抗Z、50 20~8000
眼电图(EOG) 50~350 µV 0.2~15 胃电图(EGG) 10~1000 µV dc~1 皮肤电阻抗(GSR) 0.5~500 MΩ 0.1~150
5.2 生物电阻抗测量技术
生物电阻抗测量（Electrical Bioimpedance Measurement），或简称阻抗技术，是一种 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、病理状况相关的生物 医学信息的检测技术。
单根血管与组织阻抗并联模型
阻抗血流图
是生物阻抗技术应用最广泛的领域之一， 促进了血流图临床应用的进一步发展。
主要领域：
阻抗心动图：利用四电极法测量跨胸阻抗及其 微分图（或导纳），然后计算每搏输出量。
脑阻抗血流图：应用于脑动脉硬化、闭塞性脑 血管病及血管性头痛。
肺循环阻抗图：反映随着每个心动周期肺循环 容积变化的曲线图。
Nernst公式： EKR ZF Tln[[K K ]]o i 59.5log[[K K ]]o i
生物电产生机制
动作电位
细胞接受刺激后，膜电位在原有静息电位基础 上出现迅速的倒转和恢复的电位波动。
1.静息 2.去极化 3.复极化 4.后电位：负后电位
正后电位
生物电产生机制
去极相:
在受到刺激时出 现了膜对Na+通透 性的突然增大
特点：无创、无害，廉价、操作简单和功 能信息丰富等，医生和病人易于接受。
人体电阻抗
组织
人体组织的直流电阻率（ Ω·m）
电阻率 组织
电阻率
脑脊液 血清 血液 神经 肝
0.555 0.714 1.85 25.0 80.0
脑 脂肪 湿皮 干皮 无膜骨 肌肉
107 10.8×102 38.0 ×102 40.0 ×103 20.0 ×105
1）全身测量
在全身阻抗测量中，多采用四电极法，以减少 接触阻抗的影响，以其他参考方法，如皮褶计 法，水下称重法，双能X 射线吸收法，CT法等测 量人体成分作为对照， 即可得到基于阻抗分析 法的人体成分预测公式。
人体成分分析
2）分段测量
在全身阻抗测量中，上下肢的贡献和影响最大， 即全身测量难以正确反映身体各部位含水量及 其变化的真实情况。
五、生物电学和生物磁学
主要内容
生物电学特性 生物电阻抗测量技术 生物磁现象 磁疗 生物磁测量技术，心、脑磁图
5.1 生物电特性
生物电现象
生命活动的基本特性。几乎所有生命过程都伴 随着生物电的产生。
生物电是以细胞为单位产生的。
生物电的发现
1939年两位生理学家Hodgkin和Huxley以枪乌贼 的直径为１mm的巨大神经轴突为实验材料， 采用细胞内记录的方法，证明了细胞生物电现 象的存在。
人体成分分析
与同位素稀释法、总体钾法、双能x线吸收 法以及皮褶厚度法等方法相比，生物电阻 抗法测量人体成分简单、快速和准确，是 体成分测量的理想手段。
基于生物电阻抗技术的体成分测量原理： 人体的电阻抗特性与体成分之间存在统计 关系。（例如：非脂肪组织具有比脂肪组 织更小的电阻抗。）
人体成分分析