CN103961095B - 电阻抗断层扫描设备和方法 - Google Patents

Abstract

电阻抗断层扫描设备和方法。电阻抗断层扫描设备，具有：多个可安置在患者胸部周围的电极，控制和分析单元，该控制和分析单元被设计为经由至少一个电极对馈入交变电流或交变电压，并且利用其余电极对中的多个分别记录电压信号或电流信号作为测量信号，并且从所述测量信号中重构由图像元素构成的矩阵并且在时间上重复地记录测量信号和重构矩阵，其特征在于，控制和分析单元进一步被设计为，从经重构的矩阵的序列中确定全局换气变化曲线的时间序列作为平均阻抗变化的时间序列或者作为所测量的呼吸体积的时间序列，将全局换气变化曲线中的吸气或呼气阶段划分为多个（1,2,…M_steps）具有相同体积变化的步骤。

Description

电阻抗断层扫描设备和方法

技术领域

本发明涉及一种电阻抗断层扫描设备，具有：多个可安置在患者胸部周围的电极，控制和分析单元，该控制和分析单元通过编程被设计为向作为馈电电极对的至少一个电极对供应交变电流或交变电压，利用其余电极对中的多个分别记录电压信号或电流信号作为测量信号，使连续的、不同于馈电电极对的电极对工作以利用重构算法从所述测量信号中重构由图像元素构成的矩阵，所述矩阵代表阻抗变化在电极平面中的分布，并且在呼吸期间重复地记录测量信号和重构矩阵。

背景技术

这种电阻抗断层扫描设备（ETI设备）例如由EP1000580A1已知，该电阻抗断层扫描设备用于记录患者的胸部横截面的“电阻抗断层扫描图像”。

电阻抗断层扫描是一种用于重构可导电主体内阻抗分布的方法，确切地说是用于重构关于参考分布的阻抗变化的方法。为此在待检查主体的表面上安置多个电极。在典型的情况下使用16个电极的环形等距布置，这些电极可以用皮带设置在患者的胸部周围。控制和分析单元还具有用于放大信号和用于馈入交变电流的模拟电路，和用于对电压信号进行数字化和预处理的电子电路，以及用于对设备进行控制并且对所记录的数据进行处理以重构阻抗分布的数字信号处理器。控制和分析单元负责相继地分别向一对（优选）相邻的电极供应电交变电流（例如在50kHz时的5mA），并且由控制和分析单元检测在多个剩余电极对处的电压（原则上也可以相反地向一个电极对馈送交变电压并且测量多个剩余电极对上的交变电流）；典型地检测所有剩余的相邻电极对的电压，但是原则上也可以省略各个电极，但是由此丢失了信息。从在相继的电流馈送情况下（其中馈送电极对的位置逐步地围绕电极环移动）的所有测量信号的全体中，利用算法可以重构阻抗分布，确切地说是阻抗相对于参考分布（例如在第一次记录时的阻抗分布）的变化。已知算法提供由32x32图像元素构成的矩阵作为重构结果，其中该矩阵对每个图像元素都包含针对该图像元素的经重构的阻抗变化。在每次呼吸期间以预定的时间间隔记录多个这样的矩阵。将这些矩阵相继地显示在显示器上，由此实际上使得阻抗分布的潮间时间变化作为电影可见。

用于测量局部肺换气的胸部电阻抗断层扫描越来越多地应用到研究感兴趣的重症医学中。胸部的EIT记录连同CT记录的理论模型和实验比较表明肺组织的空气含量和肺组织的阻抗的几乎完整的比例。在空间上用胸部直径的大约20%和在时间上通常用每秒大约20至大约40个矩阵来对呼吸进行分解，这使得可以对局部肺换气进行床边监视。这些矩阵有时候也称为阻抗分布图像（具有32x32=1024个图像元素）或称为帧。

因此对于每个图像元素在一个吸气或呼气阶段期间确定阻抗变化序列，在此该序列也称为该图像元素的阻抗变化值的时间序列。下面，术语“阻抗变化值的时间序列”和“阻抗变化曲线”被具有相同含义地使用，虽然由离散点构成的时间序列在严格意义上讲不是曲线。在图示中出于显示原因也以作为时间函数的曲线形式显示时间序列。

高帧速率的一个重要优点在于，呼吸、尤其是其吸气和呼气阶段可以在时间上被分解。因此不仅能够分析在结束吸气状态时被换气的空气的区域性分布（换气图像），而且还能够检查在吸气和呼气期间的时间特性，以从中推断出区域性非机械流程。由此例如在文章“Regional ventilation delay index: detection of tidal recruitment usingelectric impedance tomography”，T. Muders等人，Vincent JL, editor, Yearbook ofIntensive Care and Emergency Medicine中确定局部的吸气曲线并且针对每个局部吸气曲线分别设定该吸气曲线达到其最大值的40%时的时间与全局吸气时间的比例，并从中生成具有比平均更小或更大时间常数的更快或更慢区域的图像。从中定义“区域性换气延迟指数（RVD）”作为时间上的非均匀性度量。

在EP2228009A1中，继续一个步骤并且将全局吸气或呼气阶段划分为多个等距的体积步骤，以及确定在所谓的“感兴趣区域”（ROI）中的潮间变化（ITV），也就是每体积步骤被换气的部分体积的再分配，所述感兴趣区域包括定义数量的图像元素。然后将结果在特定于该ROI的曲线中关于等距的体积步骤或关于与等距的体积步骤耦合的参量示出。由此求得哪些肺区域在吸气或呼气的什么时刻获得比其他区域更多或更少的空气。在理想的时间上均匀的情况下，所有都保持恒定。相反在时间上非均匀的肺情况下发生再分配。与在RVD时考察40%阈值相比ITV的呼吸边缘的更高划分的优点通过以下代价取得，考察关于空间上更粗糙的ROI的曲线并且不能获得像在RVD中那样在视觉上简单接近的图像，而是曲线。此外通过ROI的不利选择可能忽略时间上的非均匀性。另外不定义类似于RVD指数的全局ITV参数，该RVD指数一眼就可以猜出是否存在再分配。

发明内容

本发明的任务是说明一种电阻抗断层扫描设备和一种对应的方法，利用它们局部检测潮间再分配并且可以显示被编码为图像的再分配度量以快速可视地检测局部潮间再分配。

为了解决该任务，采用具有权利要求1的特征的电阻抗断层扫描设备以及具有权利要求11的特征的方法。本发明的有利实施方式在从属权利要求中讲述。

根据本发明，EIT设备的控制和分析单元被设计为，从经重构的矩阵的序列中确定全局换气变化曲线的时间序列作为平均阻抗变化的时间序列或者作为所测量的呼吸体积的时间序列，并且在其中确定吸气或呼气阶段。还规定，将全局换气变化曲线中的吸气或呼气阶段划分为多个（1,2,…M_steps）具有相同体积变化的步骤，并且确定与这些具有相同体积变化的步骤对应的、在吸气或呼气阶段中的时刻。控制和分析单元还被设计为，对每个图像元素分别确定在这些确定的时刻该图像元素的阻抗变化与全局换气变化曲线的比例，以由此形成作为具有相同体积变化的步骤的函数的、该图像元素的相对阻抗变化的局部序列。还规定，对于作为具有相同体积变化的步骤的函数的、该图像元素的相对阻抗变化的每个局部序列确定一个表征其在吸气或呼气阶段期间的变化曲线的标量度量，并且按照取决于相应标量度量的方式将每个图像元素显示在显示装置上。

在全局换气变化曲线中的吸气或呼气阶段被划分为多个具有相同体积变化ΔV的步骤（1,2,…M_steps），确定在吸气或呼气阶段中的、与这些具有相同体积变化的步骤对应的时刻，并且然后对每个图像元素分别确定在这些确定的时刻该图像元素的局部阻抗变化与全局换气变化曲线的比例。然后将比例值的序列作为体积变化步骤（1,2,…M_steps）的函数来理解和分析，以确定针对每个图像元素中在吸气或呼气阶段期间的局部换气变化曲线的标量度量。实际上要确定每个步骤的体积变化ΔV，其方式是将吸气或呼气阶段期间的总体积变化除以预定的步骤数量M_steps。在实施例中例如使用8个步骤。实际上，在全局换气变化曲线的相同体积变化步骤ΔV情况下对局部时间序列的分析意味着，将换气变化的局部变化曲线绘制为全局换气变化曲线的函数，也就是具有步骤（1,2,…M_steps）的x轴对应于直至整个吸气体积的、逐渐升高的全局换气体积的等距ΔV步骤，而y轴对应于局部可变的换气变化变化曲线与全局换气变化ΔV的比例。

此外使用以下概念作为缩略：

●在针对m=1,2,…M_steps个步骤之一的全局体积或阻抗变化步骤ΔV或ΔZ_glo时图像元素的局部阻抗变化的时间序列的步骤m与步骤m+1之间的相对变化称为该图像元素的（第m个）局部ITV值（ITV：潮间分布）。

●所有局部ITV值的从m=1排列到M_steps的值对（m=1，第一个ITV值）…（m=M_steps，第M_steps个ITV值）称为该图像元素的局部ITV曲线。ITV曲线由此是取决于m=1…M_steps个步骤的ITV值的函数。

●图像元素的局部ITV曲线的标量度量也称为该图像元素的局部ITU值（ITU：潮间再分配）。

在有利的实施方式中，控制和分析单元被设计为，作为吸气或呼气阶段的ITV曲线的标量度量确定该ITV曲线的平均（必要时与步骤数量M_steps相乘的）斜率、该ITV曲线的标准偏差、在吸气或呼气阶段内的局部ITV值绝对值的最大值或者在吸气或呼气阶段内的局部ITV值的最大变化或者过零点。可以很容易地看出，在吸气或呼气阶段期间的ITV曲线的平均斜率或标准偏差例如给出关于在局部肺元素中的时间上的换气变化曲线的重要信息。在吸气或呼气阶段内的ITV值绝对值的最大值包含关于在该时间上的变化曲线中是否存在换气曲线中的跳跃的信息，所述跳跃即以在跳跃区域中向高的（正或负）局部升高的绝对值来表示。在吸气或呼气阶段内的ITV值的最大变化包含有关在局部换气变化曲线中是否出现突然的非常大的变化的信息。在呼气和吸气之间的换气行程区域中的插值的ITV曲线的过零点可以指示存在换气更新或过度膨胀。

在优选的实施方式中，控制和分析单元进一步被设计为，在吸气或呼气阶段中对每个图像元素与ITV曲线匹配一条直线并且除了确定该直线的斜率之外还确定该直线的过零点，向该直线的过零点分配在吸气或呼气阶段内的时刻，向该时刻分配在该时刻的换气参量并且通过灰度值编码或颜色编码将该图像元素依据这样确定的换气参量显示在显示装置上。支持该措施的考虑在于，在将局部阻抗变化变化曲线绘制为具有相同的全局阻抗或体积变化步骤的步骤号码的函数时在一定程度上作为0，ΔZ_glo，2·ΔZ_glo，…M_steps·ΔZ_glo或全局体积变化曲线的全局阻抗变化曲线的函数来绘制。理想地，局部换气变化曲线与全局换气变化曲线的特性一样，并且得出与x轴平行的直线，这意味着局部换气的时间特性与全局换气的时间特性不存在差别：短暂的时间上的均匀。实际上绘制为全局换气变化曲线的函数意味着局部曲线根据经换气的全局体积的差异。由此通过查找过零点实际上作为体积的函数检测局部阻抗变化曲线中的极值。由于在典型的换气情况下在吸气阶段中经换气的体积随着时间单调上升或在呼气阶段中单调下降，因此体积方面的极值同样与时间方面的极值对应。在吸气阶段中匹配的直线的正斜率情况下，该极值对应于最小值并因此对应于肺泡开始打开的时刻，在呼气阶段中对应于肺泡关闭的时刻。优选地，控制和分析单元将该时刻与换气参量关联，例如阻抗变化的全局时间序列或呼吸压力、体积、流动或由它们利用肺机械模型求得的肺泡压力的其它确定的时间序列。如果显示其中每个图像元素都依据肺泡打开或关闭时的换气参量以对应的编码（颜色编码或灰度值编码）显示的图像，则可以向医生或人员给出重要提示，即呼吸设备应当如何调整，例如应当调整出什么样的PEEP值。

在优选的实施方式中，控制和分析单元进一步被设计为，对具有相同体积变化步骤的确定的时刻将每个图像元素依据该图像元素的局部阻抗变化通过灰度值或颜色编码显示在显示装置上。因此在此显示在吸气或呼气阶段期间分别在相同体积变化之后多个步骤中的换气累积分布。如果例如选择在吸气或呼气阶段期间8个具有相同体积变化的步骤，则产生从吸气开始直到吸气结束或者从呼气开始直到呼气结束的8幅具有局部阻抗变化的图像作为EIT图像序列。

在替换的实施方式中，控制和分析单元被设计为，从针对具有相同体积变化步骤的确定的时刻的多个确定时刻中的第二时刻开始将每个图像元素依据局部阻抗变化和在前一时刻的阻抗变化之差通过灰度值或颜色编码显示在显示装置上。于是得到差分EIT图像（称为潮间分布图像）的序列，也就是对于每个图像元素分别得到在前一步骤时的累积换气分布的变化。

在优选的实施方式中，控制和分析单元进一步被设计为，对于每个图像元素实时地重构矩阵、确定时间序列、ITV曲线和ITU值（标量度量）。替换地，控制和分析单元被设计为存储测量信号，并且对于每个图像元素时间延迟地重构矩阵、确定全局换气变化曲线的时间序列和确定局部时间序列、ITV曲线和ITU值，或者实时地重构矩阵并且存储该矩阵，以及时间延迟地确定时间序列、ITV曲线和ITU值。

在优选的实施方式中，控制和分析单元进一步被设计为，将ITU值转换为颜色代码并且将图像元素颜色编码地显示在显示装置上。

在优选的实施方式中，控制和分析单元被设计为，将图像元素中的ITU值组合为全局参数并且以字母数字和/或以图形显示在显示装置上。如果作为图像元素的ITU值使用必要时与步骤数量M_steps相乘的平均斜率，则作为全局参数可以使用所有正的或负的（必要时与步骤数量M_steps相乘的）斜率之和或必要时与步骤数量M_steps相乘的斜率绝对值的一半和。在使用标准偏差作为图像元素的ITU值的情况下，作为全局参数可以使用对所有图像元素求和的标准偏差或平均标准偏差。在使用必要时与步骤数量M_steps相乘的局部斜率的绝对值的最大值作为局部ITU值的情况下，可以使用必要时与步骤数量M_steps相乘的局部斜率的绝对值的所有最大值之和。如果在吸气或呼气阶段内的最大斜率变化被用作ITU值，则可以使用必要时与步骤数量M_steps相乘的所有最大斜率变化之和作为全局参数。

附图说明

下面借助附图中的实施例描述本发明，其中

图1至图3示出电阻抗断层扫描设备的部件或模块的示意图以阐述该电阻抗断层扫描设备的功能，以及

图4作为具有相同体积步骤的预定数量步骤的步骤号码的函数示出相对于图像元素的体积步骤的局部阻抗变化。

具体实施方式

在图1中示出的EIT设备的片段中，在该示例中使用16电极系统，其中这些电极4环形地安置在胸部周围。经由EIT设备的数据获取单元5进行经由一对（优选）相邻电极的电流馈入、经由其余相邻电极对中多个的电压测量，然后进行经由另一对相邻电极的电流馈入等，直至多个或全部相邻电极对都成为有一次馈电的电极对；在此获得的测量电压也称为帧。测量电压的帧在此由208个电压组成，这些电压可以用介于10Hz和50Hz之间的帧速率记录。于是208个测量电压的数量在16电极系统的情况下得到：16对相邻电极中的每一对都有一次被用作馈电的电极对，其中在剩余的14个电极中分别存在13个不同的相邻电极对，在这些电极对之间检测测量电压，从而在一次遍历中总共检测到16x13=208个测量电压。这是针对具有16个电极系统的EIT设备的典型控制方式。但是在EIT设备的技术实施中还可以考虑：不是存在的所有电极都被用于馈入电流或电压，而是各个电极或电极对在馈电时被跳过。同样可以考虑，不是在所有存在的电极上进行电压测量或电流测量，而是跳过各个电极或电极对并且在测量时排除各个电极或电极对。

在当前的实施例中，208个电压时间序列经由总线系统6传输至EIT设备的存储单元7或外部存储单元。从所测量的电压中重构1024个（相对）阻抗变化Z₁,Z₂,…Z₁₀₂₄，这些阻抗变化被成像在具有32x32个图像元素的图像上。该重构和进一步的分析既可以在线进行也可以在时间和空间上错开地离线进行。因此下面产生的数据可以在EIT系统内部经由总线系统存储或者在外部存储器中存储。下面不再对两种可能性加以区分。

计算模块从208个电压时间序列U₁(t),U₂(t),…U₂₀₈(t)中重构出1024个相对阻抗变化的时间序列（Z₁(t),Z₂(t),…Z₁₀₂₄(t)）并且在局部阻抗模块8中提供。利用预定的或由这些数据确定的图像元素掩模9，仅选出承载信息的“换气的”图像元素（像素）i=[1,2,…N_pix]，也就是在图1中表示的在肺之外的边缘区域9被遮蔽。

在图2中示意性示出控制和分析单元的分析模块。在图2中的上部示意性示出全局（相对）阻抗变化时间序列Z_glo(t)10，简称为全局阻抗曲线，其通过累加局部（相对）阻抗变化时间序列Z_i(t)确定并且必要时经过合适地标准化。该全局阻抗曲线Z_glo(t)代表与各个图像元素的局部阻抗变化Z_i(t)相区别的全局阻抗变化。全局阻抗变化时间序列或阻抗变化曲线由于在呼吸空气体积变化和阻抗变化之间的几乎完全的比例性而与换气体积曲线高度相关；在使患者呼吸的呼吸设备的情况下，阻抗变化曲线还可以被标准化为呼吸设备的体积曲线。

由于在图2中上部示出的全局阻抗曲线与呼吸体积曲线的高度相关，全局阻抗曲线Z_glo(t)可以被用于确定吸气和呼气阶段，即吸气边缘的开始和结束以及呼气边缘的开始和结束可以通过控制和分析单元在全局阻抗曲线中确定。图2示意性示出控制和分析单元的分析模块，在该分析模块中记录和分析全局阻抗曲线Z_glo(t)和局部阻抗曲线Z₁(t),Z₂(t),…Z_Npix(t)。在全局阻抗曲线Z_glo(t)中确定吸气阶段并且通过起始点和结束点12标记出来。

在该实施例中，对于吸气阶段选择与ITV步骤数量M_steps相乘的平均斜率作为ITV曲线的标量度量（ITU值）。

尽管曲线点的信息被减少到仅一个值，该参数仍然重构了基本信息：哪个肺区域在吸气开始时获得较少呼入的空气以及在结束获得更多呼入的空气或者反之，并且呼吸的空气部分体积在呼吸时的再分配有多大。依据该参数对图像元素的显示在下面称为ITU地图（潮间再分配地图）。作为全局参量选择ITU地图的值的绝对值的一半和，因为它被简单地解释为呼吸的空气部分体积的再分配数量的相对份额。

在全局阻抗曲线的吸气开始点和吸气结束点之间的吸气边缘根据在EP2228009A1中描述的ITV方法被划分为M_steps个等距的全局阻抗变化步骤ΔZ^m _glo=常数，m=1…M_steps，在图2中通过在13处的水平点线表示，所述水平点线全都具有相同的间隔，也就是与吸气的相同体积变化步骤或空气部分体积对应。在图2中选择具有M_steps=5的步骤数量。步骤大小ΔZ^m _glo可以用作吸入的空气部分体积，其中由于阻抗变化曲线与呼吸体积曲线高度相关，被划分为M_steps个阻抗变化步骤的划分与吸气阶段的体积曲线被划分为M_steps相同体积变化步骤ΔV的划分对应。在时域中，对应的步骤由于一般不恒定的流速dV/dt而一般不等距地间隔开，这通过在步骤1,2,3,4和5中的垂直虚线表示。与相同的体积步骤对应并且在图2中通过垂直的虚线表示的时刻被用作时刻或支持位置，以分析局部阻抗变化曲线并且绘制该阻抗变化曲线的时间序列。根据相同的体积变化步骤ΔV对局部阻抗变化曲线的分析实际上可以被解释为，局部换气变化曲线被绘制为全局换气变化曲线0, ΔV, 2·ΔV，…M_steps·ΔV的函数。

对于每个图像元素i和每个步骤m采用局部阻抗变化，该局部阻抗变化被利用在该步骤时的全局阻抗变化ΔZ^m _glo标准化为局部ITV值ζ_i ^m：

其中由于对于所有步骤m=1,…M_steps都有。

对于每个图像元素i，为m=1,…M_steps个ITV值通过平方误差最小化确定与个值匹配的直线的斜率S_i并且将该斜率与ITV步骤的数量M_steps相乘：

与ITV步骤数量M_steps的相乘一方面引起除了统计波动之外值S_i与ITV 无关性，另一方面引起该参量可被简单地解释为从吸气开始到吸气结束呼入的吸气部分体积的平均局部潮间再分配（或在呼气期间呼出的空气部分体积）。因此该值S_i称为局部或区域性ITU值（潮间再分配值）。

由此例如S_i=1.5%的局部ITU值意味着：在吸气期间从开始到结束吸入空气的份额对于每个像素平均升高1.5%。这意味着，也就是在开始时比在结束时有更少的空气进入该图像元素的区域中，这可能表示在呼吸期间隔室的局部时间常数存在变化，在极端情况下甚至表示换气更新。

超过1%的ITU值（针对图像元素）已经被分级为非常大的。对于更大区域（ROI）的ITU值将位于该ROI中的局部ITU值累加。例如包含具有32x32个图像元素的EIT图像的包括例如300个图像元素的图像元素掩模的例如50个图像元素的ROI（感兴趣区域）于是具有超过50%的区域性ITU值，如果各个图像元素具有1%的局部ITU值的话。这意味着，在该ROI中只有吸入空气部分体积的50%被再分配，也就是该区域例如在结束时比在开始时多（或少）获得吸入空气部分体积的50%份额，这表示换气更新或换气过度膨胀或者在该肺区域中表示由于例如COPD疾病而导致在不同的肺部位中彼此强烈不同的时间常数。

ITU值S_i，i=1…N_pix被借助颜色编码显示为与具有32x32图像元素的图像相同大小的图像（ITU地图），如在图3中示意性地在显示装置18中表示的。

由于上面对ζ_i ^m的定义下式成立：

并且由此导致，这直观地也很清楚，因为如果在肺部位中进入相对较高的（恒定）吸入空气部分体积份额，则必须在另一肺部位中强制流入较小的空气部分体积份额，如果总和是常数，即ΔV的话。

因此，作为全局ITU值或简称ITU定义绝对值和的一半：

该值是从吸气（或呼气）开始至吸气（或呼气）结束的吸入空气部分体积的相对潮间再分配。该值域处于0%≤ITU≤100%之间。下极限表示时间上（不一定在空间上）完全均匀的换气，这意味着在肺中到处都存在相同的时间常数。也就是说，在吸气（呼气）期间的任何阶段，不同换气的肺区域始终获得经换气的空气部分体积的相同份额。上极限标记出最大再分配。也就是说，在吸气开始时所有的都进入肺的一个部位，而另一个部位没有获得任何东西，在结束时所有都进入所述另一个部位，而第一个部分没有获得任何东西：因此在吸气（呼气）期间经换气的（差分的）空气部分体积区域性地完全再分配。

ITU地图的自动比例设定是不值得推荐的，因为具有大约S_i<0.1%的小局部ITU值的图像与具有S_i>1.0%的大局部ITU值的ITU地图被相同地显示。因此建议定义具有最小比例设定的共同的下范围。这需要检查患者和先证者，以更详细地指定ITU值的值域。从经验检查中得到的S_i>0.75%的局部ITU值已经非常大并且少见，从而应当推荐大约-0.75%<S_i<+0.75%（或更大）的范围的公共的下ITU地图比例。

从ITU地图所基于的局部S_i值中可以推导出对于呼吸感兴趣的其它参量。在图3中示例性地示出第一、第二和第N图像元素的ζ_i ^m图。如果考察在图3的盒子16中的三个ζ_i ^m图的最下面一个，则会发现与数据匹配的曲线是上升的。由于在该实施例中使用直线拟合作为匹配，因此涉及正斜率（S_i/M_step）。这在图4中针对来自情况示例的真实数据组示出。下面参照图4。

从匹配的直线29中确定图像元素i=(10,22)=20*32+11=651的过零点m_i ⁰30，该图像元素用31表示。在该数据组中存在呼吸压力曲线。借助考虑送话器嘴上的湍动和通过上呼吸路径中的摩擦导致的压力下降的单隔室模型，从呼吸压力曲线中确定肺泡压力曲线。过零点m_i ⁰=2.3对应于图像元素i=(20,11)的肺区域的肺泡压力p_i ⁰=15.5mbar。该压力可以与在该情况示例中的已知肺损伤关联地被解释为该肺区域的打开压力并且在下面也称为打开压力。该方法针对具有正ITU值的所有像素都要执行，其中无意义的、具有p_i ⁰<0的打开压力值被设置为0。如果在换气行程内的过零如在该示例中那样进行（min(p_alv)=12mbar< p_i ⁰=15.5mbar<max(p_alv)=31mbar），则强烈表示换气更新，也就是肺泡在吸气期间循环地打开并且在呼气结束时再度收缩——由于高的张力导致肺泡的破坏并且必须被避免的过程。该情况也可以在不存在压力信息的情况下得到确定，因为这仅仅需要在范围1<m_i ⁰<M_steps中的过零点。同样存在的所属的肺泡压力信息说明从什么PEEP开始肺泡保持打开。

如果过零点m_i ⁰<1，也就是位于换气行程之前，则可以通过ITV步骤m和所属的肺泡压力p_alv(m)之间的功能关系的外推仍然在PEEP值>0时存在值p_i ⁰>0（PEEP：Positive EndExspiratory Pressure，呼气末正压）。于是在这种情况下很可能不存在换气更新，但是打开压力值说明从比所使用的更小的哪个PEEP值开始对应的肺部位大致收缩。

以像素方式确定的打开压力pi0,i=1…1024可以被编码为打开压力图像33地显示。从该打开压力图像中可以由大于0的值p_i ⁰推导出全局打开压力值34，在此由上分位数的平均值推导出。

Claims (13)

1.电阻抗断层扫描设备，具有：多个可安置在患者胸部周围的电极，控制和分析单元，该控制和分析单元被设计为向作为馈电电极对的至少一个电极对供应交变电流或交变电压，利用来自多个电极的其余电极对中的多个分别记录电压信号或电流信号作为测量信号，并且使连续的、来自多个电极对中不同于馈电电极对的电极对工作以利用重构算法从所述测量信号中重构由图像元素构成的矩阵，所述矩阵代表阻抗变化在电极平面中的分布，并且在时间上重复地记录测量信号和重构矩阵，并且电阻抗断层扫描设备具有显示装置，其特征在于，控制和分析单元进一步被设计为，从经重构的矩阵的序列中确定全局换气变化曲线的时间序列作为平均阻抗变化的时间序列或者作为所测量的呼吸体积的时间序列，并且在其中确定吸气或呼气阶段，将全局换气变化曲线中的吸气或呼气阶段划分为多个具有相同体积变化的步骤，确定与这些具有相同体积变化的步骤对应的、在吸气或呼气阶段中的时刻，对每个图像元素确定在这些时刻之间的局部阻抗变化并且分别确定该图像元素的局部阻抗变化与全局的相同的体积变化的比例，以由此形成该图像元素的相对阻抗变化的局部序列作为具有相同体积变化的步骤的函数，对于每个局部序列确定一个表征其作为具有相同体积变化的步骤的函数的变化曲线的标量度量，并且按照取决于相应标量度量的方式将每个图像元素显示在显示装置上。

2.根据权利要求1所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述控制和分析单元进一步被设计为，作为是吸气或呼气阶段上图像元素的具有相同体积变化的步骤的函数的相对阻抗变化的局部序列的标量度量确定该局部序列的平均斜率、该局部序列的标准偏差、在吸气或呼气阶段内的局部斜率绝对值的最大值或者在吸气或呼气阶段内的最大斜率变化。

3.根据权利要求2所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述平均斜率包括与常数相乘的平均斜率。

4.根据权利要求1至3之一所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述控制和分析单元进一步被设计为，在吸气或呼气阶段中对每个图像元素与作为具有相同体积变化的步骤号码的函数的相对阻抗变化的局部序列匹配一条直线并且确定该直线的过零点，向该直线的过零点分配在吸气或呼气阶段内的时刻并且此外分配在该时刻的换气参量并且通过灰度值编码或颜色编码将该图像元素依据这样确定的换气参量显示在显示装置上。

5.根据权利要求4所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述控制和分析单元进一步被设计为，作为换气参量使用来自呼吸设备的阻抗变化、体积、气流或呼吸压力的全局时间序列或者从这些参量中经由模型计算的肺泡压力。

6.根据权利要求1至3之一所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述控制和分析单元进一步被设计为，对具有相同体积变化步骤的确定的时刻将每个图像元素依据局部阻抗变化通过灰度值或颜色编码显示在显示装置上。

7.根据权利要求1至3之一所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述控制和分析单元进一步被设计为，从针对具有相同体积变化步骤的确定的时刻的多个确定时刻中的第二时刻开始将每个图像元素依据该图像元素的局部阻抗变化和在前一时刻的局部阻抗变化之差通过灰度值或颜色编码显示在显示装置上。

8.根据权利要求1至3之一所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述控制和分析单元进一步被设计为，对于每个图像元素实时地重构矩阵、确定时间序列和针对局部时间序列的变化曲线的标量度量。

9.根据权利要求1至3之一所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述控制和分析单元进一步被设计为存储测量信号，并且对于每个图像元素时间延迟地重构矩阵、确定时间序列和针对局部时间序列的变化曲线的标量度量，或者实时地重构矩阵并且存储该矩阵，以及时间延迟地针对每个图像元素确定时间序列和针对局部时间序列的变化曲线的标量度量。

10.根据权利要求1至3之一所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述控制和分析单元进一步被设计为，将针对局部时间序列的变化曲线的标量度量转换为颜色代码并且将图像元素以颜色编码地显示在显示装置上。

11.根据权利要求1至3之一所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述控制和分析单元进一步被设计为，将图像元素中的针对局部阻抗变化的变化曲线的标量度量组合为全局参数并且以字母数字和/或以图形显示在显示装置上，其中如果作为标量度量使用平均斜率，则作为全局参数使用所有正的或负的斜率之和或斜率绝对值的一半和，如果使用标准偏差作为标量度量，则作为全局参数使用对所有图像元素求和的标准偏差或平均标准偏差，如果使用局部斜率的最大值作为标量度量，则使用局部斜率的所有最大值之和，如果使用最大斜率变化作为标量度量，则使用所有最大斜率变化之和作为全局参数。

12.根据权利要求11所述的电阻抗断层扫描设备，其特征在于，所述平均斜率包括与常数相乘的平均斜率，所述局部斜率包括与常数相乘的局部斜率，并且所述最大斜率变化包括与常数相乘的最大斜率变化。

13.用于通过多个分布在胸部周围的电极记录患者胸部的横截平面的EIT图像的序列的方法，其中在该方法中

向作为馈电电极对的至少一个电极对供应交变电流或交变电压，利用来自多个电极对的其余电极对中的多个分别记录电压信号或电流信号作为测量信号，并且运行连续的、来自多个电极对中不同于馈电电极对的电极对，

利用重构算法从所述测量信号的全体中重构由图像元素构成的矩阵，所述矩阵代表阻抗变化在电极平面中的分布，

在时间上重复地重构阻抗变化的矩阵，

其特征在于，

从经重构的矩阵的序列中确定全局换气变化曲线的时间序列作为平均阻抗变化的时间序列或者作为所测量的呼吸体积的时间序列，

在全局换气变化曲线中确定吸气或呼气阶段，将吸气或呼气阶段划分为多个具有相同体积变化的步骤，并且确定与这些具有相同体积变化的步骤对应的、在吸气或呼气阶段中的时刻，

对每个图像元素在具有相同体积变化的确定的时刻形成在这些时刻之间的图像元素的局部阻抗变化与相同的全局的体积变化的比例并且将该比例确定为依据该图像元素的所属步骤号码的局部相对阻抗变化序列，

对于每个图像元素从其局部相对阻抗变化序列中确定一个表征其变化曲线的标量度量，并且按照取决于相应标量度量的方式将图像元素显示在显示装置上。