RU2748900C1 - Способ визуализации поля перфузии тканей грудной полости на основе электроимпедансной томографии - Google Patents
Способ визуализации поля перфузии тканей грудной полости на основе электроимпедансной томографии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748900C1 RU2748900C1 RU2020132140A RU2020132140A RU2748900C1 RU 2748900 C1 RU2748900 C1 RU 2748900C1 RU 2020132140 A RU2020132140 A RU 2020132140A RU 2020132140 A RU2020132140 A RU 2020132140A RU 2748900 C1 RU2748900 C1 RU 2748900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- field
- chest
- chest cavity
- conductivity
- changes
- Prior art date
Links
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 title claims abstract description 55
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000002593 electrical impedance tomography Methods 0.000 title abstract description 10
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 claims abstract description 27
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000036387 respiratory rate Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 4
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 230000002861 ventricular Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской технике, и может быть использовано для мониторинга поля перфузии тканей грудной полости. Производят непрерывные измерения напряжений между электродами на поверхности грудной клетки во время последовательного подключения источника тока к парам электродов на поверхности грудной клетки. Осуществляют реконструкцию поля изменения проводимости грудной полости, фильтрацию и визуализацию составляющей поля изменения проводимости грудной полости, вызванной перфузией тканей грудной полости. При этом перед реконструкцией поля изменения проводимости грудной полости осуществляют фильтрацию измеренных напряжений между электродами на поверхности грудной клетки. Причем значение нижней граничной частоты полосы подавления режекторного фильтра принимают как можно меньше значения частота дыхательных движений, а значение верхней граничной частоты полосы подавления режекторного фильтра подбирают в соответствии с условием:, где FB- верхняя граничная частота полосы подавления режекторного фильтра, FЧСС- частота сердечных сокращений, FЧДД- частота дыхательных движений. Визуализацию составляющей поля изменения проводимости грудной полости, вызванного перфузией тканей грудной полости, осуществляют после реконструкции поля изменения проводимости грудной полости. Способ обеспечивает повышение достоверности визуализации поля перфузии тканей грудной полости на основе электроимпедансной томографии в условиях высоких шумов измеренных напряжений между электродами на поверхности грудной клетки за счет заявленных частот полосы подавления режекторного фильтра. 2 ил.
Description
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способам мониторинга перфузии тканей грудной полости и может быть использовано в устройствах электроимпедансной томографии грудной полости как отдельно, так и совместно с аппаратами искусственной вентиляции легких.
Известен способ получения томографического изображения тела для диагностики в медицине, основанный на использовании электрического тока в качестве средства, зондирующего исследуемый объект - электроимпедансная томография (Патент Великобритании N 2119520 А, кл. А61В 5/05, 1983 г.).
В известном способе на поверхности тела пациента располагают серию контактных электродов, последовательно подключают источник тока к парам электродов, производят измерения разностей потенциалов (напряжения) между каждой парой остальных электродов, возникающих из-за протекания тока через объект, определяют опорные значения напряжений в предположении об однородности электрической проводимости объекта или измеряют их на том же объекте в другой момент времени, если проводимость объекта меняется, и производят реконструкцию изображения пространственного распределения проводимости тела или измерений его проводимости, произошедших между двумя измерениями путем обратного проецирования относительных разностей измеренных и опорных напряжений вдоль эквипотенциалей электрического поля. При исследовании грудной полости данным способом полученное изображение поля изменения проводимости грудной полости содержит информацию о составляющей поля изменения проводимости грудной полости, вызванной перфузией тканей грудной полости.
Недостатком данного подхода является необходимость применения дополнительной обработки результатов реконструкции поля изменения проводимости грудной полости для выделения составляющей поля изменения проводимости грудной полости, вызванной перфузией тканей грудной полости, а также артефактов реконструкции из-за шумов измерительных данных.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ функциональной электроимпедансной томографии с фильтрацией изображений в частотной области [Zadehkoochak М., Blott В.Н., Hames Т.К., George R.F. Pulmonary perfusion and ventricular ejection imaging by frequency domain filtering of EIT (electrical impedance tomography) images. Clin Phys Physiol Meas. 1992; 13 Suppl A: 191-6.].
Для реализации способа непрерывно производят измерения разностей потенциалов (напряжения) между электродами на поверхности грудной клетки во время последовательного подключения источника тока к парам электродов на поверхности грудной клетки. На основании измеренных напряжений непрерывно реконструируют поле изменения проводимости грудной полости, сохраняя историю его изменения во времени. Для каждого элемента поля изменения проводимости грудной полости производят фильтрацию, выделяя перфузионную и вентиляционную составляющие изменения проводимости грудной полости.
Недостатком данного подхода является высокая чувствительно к шумам измерительных данных ввиду усиления шумов во время реконструкции поля изменения проводимости грудной полости.
Таким образом, в настоящее время стоит проблема достоверной визуализации поля перфузии тканей грудной полости на основе электроимпедансной томографии в условиях высокого уровня шумов измерительных данных без значительного увеличения числа вычислений.
Техническим результатом изобретения является повышение достоверности визуализации поля перфузии тканей грудной полости на основе электроимпедансной томографии в условиях высоких шумов измеренных напряжений между электродами на поверхности грудной клетки при сохранении невысоких требований к вычислительной мощности вычислительного блока устройства мониторинга поля перфузии тканей грудной полости.
Заявленный технический результат достигается путем фильтрации измеренных разностей потенциалов (напряжений) между электродами на поверхности грудной клетки с учетом истории их изменения.
Способ включает непрерывные измерения напряжений между электродами на поверхности грудной клетки во время последовательного подключения источника тока к парам электродов на поверхности грудной клетки, реконструкцию поля изменения проводимости грудной полости, фильтрацию и визуализацию составляющей поля изменения проводимости грудной полости, вызванной перфузией тканей грудной полости, при этом перед реконструкцией поля изменения проводимости грудной полости осуществляют фильтрацию измеренных напряжений между электродами на поверхности грудной клетки, причем значение нижней граничной частоты полосы подавления режекторного фильтра принимают как можно меньше значения частота дыхательных движений, а значение верхней граничной частоты полосы подавления режекторного фильтра подбирают в соответствии с условием:
где FB - верхняя граничная частота полосы подавления режекторного фильтра, FЧСС - частота сердечных сокращений, FЧДД - частота дыхательных движений, а визуализацию составляющей поля изменения проводимости грудной полости, вызванного перфузией тканей грудной полости, осуществляют после реконструкции поля изменения проводимости грудной полости.
Проведенный поиск среди способов того же назначения, что и заявляемое, не выявил тождественных технических решений в отношении всей совокупности существенных признаков предполагаемого изобретения. Это позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «новизна».
Анализ уровня техники позволил установить, что предлагаемому изобретению присущ отличительный признак - применение режекторного фильтра к измеренным напряжениям между электродами на поверхности грудной клетки с учетом истории их изменения до реконструкции поля изменения проводимости грудной полости, причем значение нижней граничной частоты полосы подавления режекторного фильтра принимают как можно меньше значения частота дыхательных движений, а значение верхней граничной частоты полосы подавления режекторного фильтра подбирают в соответствии с условием:
где FB - верхняя граничная частота полосы подавления режекторного фильтра, FЧСС - частота сердечных сокращений, FЧДД - частота дыхательных движений, что позволяет достоверно оценить поле изменения проводимости грудной полости, вызванное перфузией тканей грудной полости в условиях высоких шумов измеренных напряжений между электродами на поверхности грудной клетки без повышения требования в вычислительной мощности в реальном времени. Это позволяет сделать положительный вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлен пример изображений поля перфузии тканей грудной полости, полученных с фильтрацией измеренных напряжений между электродами на поверхности грудной клетки в условиях высокого уровня шумов измеренных напряжений на поверхности грудной клетки, а также график суммарного изменения ΣΔΩ проводимости грудной полости во времени, коррелирующий с общей вентиляцией легких.
На фиг. 2 представлен пример изображений поля перфузии тканей грудной полости, полученных без фильтрации измеренных напряжений между электродами на поверхности грудной клетки в условиях высокого уровня шумов измеренных напряжений на поверхности грудной клетки, а также график суммарного изменения ΣΔΩ проводимости грудной полости во времени, коррелирующий с общей вентиляцией легких.
Рассмотрим пример последовательности действий для реализации предложенного способа. Сначала производят подготовку к мониторингу поля изменения проводимости грудной полости способом электроимпедансной томографии - наложение электродной системы, настройка параметров подключения источника тока и измерения напряжений. Далее непрерывно формируют векторы напряжений ΔΦ(ti) путем измерения разностей потенциалов (напряжений) между электродами на поверхности грудной клетки во время последовательного подключения источника тока к парам электродов на поверхности грудной клетки для формирования одного электроимпедансного изображения. Путем добавления нового столбца с данными из вектора ΔФ(ti) формируют массив напряжений на поверхности грудной клетки ΔФ(t), на основе которого определяют частоту дыхательных движений FЧДД и частоту сердечных сокращений FЧСС. Задают нижнюю граничную частоту полосы подавления режекторного фильтра Fн как можно меньше FЧДД (Например, Fн=0,05 Гц) и определяют верхнюю граничную частоту полосы подавления режекторного фильтра FB в соответствии с условием:
Для этого может быть использована, например, формула:
Формируют массив фильтрованных напряжений между электродами на поверхности грудной клетки ΔФФ(t) путем фильтрации значений массива ΔФ(t) по строкам с помощью режекторного фильтра с полосой подавления, определенной ранее. При этом снижается уровень шумов измеренных напряжений между электродами на поверхности грудной клетки и исключается вентиляционная составляющая изменения напряжений между электродами на поверхности грудной клетки. На основании сформированного массива ΔФФ(t) производят реконструкцию поля изменения проводимости грудной полости ΔΩ. Благодаря фильтрации полученное поле изменения проводимости грудной полости ΔΩ содержит лишь составляющую, вызванную перфузией тканей грудной полости. Благодаря тому, что длина вектора, описывающего поле изменения проводимости грудной полости, значительно меньше длины вектора, хранящего напряжения между электродами на поверхности грудной клетки, удается сохранить невысокие требования к вычислительной мощности вычислительного блока устройства. Затем визуализируют реконструированное ранее поле изменения проводимости грудной полости, вызванное перфузией тканей грудной полости.
Claims (3)
- Способ мониторинга поля перфузии тканей грудной полости, включающий непрерывные измерения напряжений между электродами на поверхности грудной клетки во время последовательного подключения источника тока к парам электродов на поверхности грудной клетки, реконструкцию поля изменения проводимости грудной полости, фильтрацию и визуализацию составляющей поля изменения проводимости грудной полости, вызванной перфузией тканей грудной полости, отличающийся тем, что перед реконструкцией поля изменения проводимости грудной полости осуществляют фильтрацию измеренных напряжений между электродами на поверхности грудной клетки, причем значение нижней граничной частоты полосы подавления режекторного фильтра принимают как можно меньше значения частота дыхательных движений, а значение верхней граничной частоты полосы подавления режекторного фильтра подбирают в соответствии с условием:
-
- где FB - верхняя граничная частота полосы подавления режекторного фильтра, FЧСС - частота сердечных сокращений, FЧДД - частота дыхательных движений, а визуализацию составляющей поля изменения проводимости грудной полости, вызванного перфузией тканей грудной полости, осуществляют после реконструкции поля изменения проводимости грудной полости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020132140A RU2748900C1 (ru) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Способ визуализации поля перфузии тканей грудной полости на основе электроимпедансной томографии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020132140A RU2748900C1 (ru) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Способ визуализации поля перфузии тканей грудной полости на основе электроимпедансной томографии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748900C1 true RU2748900C1 (ru) | 2021-06-01 |
Family
ID=76301609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020132140A RU2748900C1 (ru) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Способ визуализации поля перфузии тканей грудной полости на основе электроимпедансной томографии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748900C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2119520B (en) * | 1982-04-30 | 1985-05-15 | Brian Hilton Brown | Tomography |
| RU2127075C1 (ru) * | 1996-12-11 | 1999-03-10 | Корженевский Александр Владимирович | Способ получения томографического изображения тела и электроимпедансный томограф |
| RU109394U1 (ru) * | 2011-04-20 | 2011-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Импедансные медицинские технологии" | Электроимпедансный томограф |
-
2020
- 2020-09-30 RU RU2020132140A patent/RU2748900C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2119520B (en) * | 1982-04-30 | 1985-05-15 | Brian Hilton Brown | Tomography |
| RU2127075C1 (ru) * | 1996-12-11 | 1999-03-10 | Корженевский Александр Владимирович | Способ получения томографического изображения тела и электроимпедансный томограф |
| RU109394U1 (ru) * | 2011-04-20 | 2011-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Импедансные медицинские технологии" | Электроимпедансный томограф |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ZADEHKOOCHAK M. et al. Pulmonary perfusion and ventricular ejection imaging by frequency domain filtering of EIT (electrical impedance tomography) images. Clin Phys Physiol Meas. 1992; 13 Suppl A:191-6. * |
| КОЛОМИЕЦ В. Я. Электроимпедансная томография - новый метод респираторного мониторинга. Поликлиника. 2013, номер 1-2, стр. 34-35. * |
| КУЧЕР А. И. и др. Исследование помехоустойчивости методов оценки функционального состояния внутренних структур биологических обьектов при электроимпедансной томографии (на примере легких человека). Современные наукоемкие технологии. 2019, номер 2, стр. 100-104. КОЛОМИЕЦ В. Я. Электроимпедансная томография - новый метод респираторного мониторинга. Поликлиника. 2013, номер 1-2, стр. 34-35. ZADEHKOOCHAK M. et al. Pulmonary perfusion and ventricular ejection imaging by frequency domain filtering of EIT (electrical impedance tomography) images. Clin Phys Physiol Meas. 1992; 13 Suppl A:191-6. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Frerichs | Electrical impedance tomography (EIT) in applications related to lung and ventilation: a review of experimental and clinical activities | |
| CA2093922C (en) | A device for measurement of electrical impedance of organic and biological materials | |
| EP0669822B1 (en) | Investigation of a body | |
| Brown et al. | Cardiac and respiratory related electrical impedance changes in the human thorax | |
| US7096061B2 (en) | Apparatus for monitoring CHF patients using bio-impedance technique | |
| RU2127075C1 (ru) | Способ получения томографического изображения тела и электроимпедансный томограф | |
| JP4848369B2 (ja) | 浮腫検出のための装置と該動作方法 | |
| Brown et al. | Multi-frequency imaging and modelling of respiratory related electrical impedance changes | |
| JP4589124B2 (ja) | コンピュータ断層撮影のための呼吸モニタ | |
| US11850032B2 (en) | Method and system for monitoring internal electrical impedance of a biological object | |
| Schlebusch et al. | On the road to a textile integrated bioimpedance early warning system for lung edema | |
| US20170079544A1 (en) | Apparatus for diagnosing and imaging obstruction of upper airway in real time by using electrical impedance tomography | |
| Zhang et al. | Source consistency electrical impedance tomography | |
| RU2748900C1 (ru) | Способ визуализации поля перфузии тканей грудной полости на основе электроимпедансной томографии | |
| RU2749298C1 (ru) | Способ визуализации поля вентиляции легких на основе электроимпедансной томографии | |
| Yap et al. | Bio-conductivity characteristics of chronic kidney disease stages examined by portable frequency-difference electrical impedance tomography | |
| RU2810360C1 (ru) | Способ подбора частоты инжектируемого тока для персонализации мониторинга на основе многочастотной ЭИТ | |
| Zouari et al. | Standalone electrical impedance tomography predicts spirometry indicators and enables regional lung assessment | |
| US20240090776A1 (en) | Apparatus and method of noninvasively and separately measuring lung ventilation and cardiac blood flow components | |
| Touboul et al. | Standalone portable electrical impedance tomography (EIT) system predicts lung function indicators for potential home-based lung disease screening and monitoring | |
| Stowe et al. | Using esophageal electrodes for increased sensitivity to cardiac-frequency impedance changes | |
| Levin et al. | Problems in the Implementation of Electrical Impedance Tomography | |
| Brown et al. | Indirect measurement of lung density and air volume from Electrical Impedance Tomography (EIT) data | |
| Kharzi et al. | Towards the Exploration of dry Electrodes Performance in Bioimpedance Measurements based on The AD5933 Chip | |
| Leonov et al. | Lung volumes and ventilation assessment using multifrequency pioimpedance meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210830 |