Impedanssitomografia
Impedanssitomografia (EIT, engl. electrical impedance tomography) on lääketieteellinen kuvantamismenetelmä, jossa kudosten impedanssia eli niiden vaihtovirralle aiheuttamaa resistanssia mitataan elektrodimittauksilla useiden pisteiden välillä. Mittauksessa tutkittavaan kohteeseen syötetään pieni vaihtovirta. Koska eri kudoksilla on erilainen sähkönjohtavuus, voidaan eri puolilta mitattujen jännitteiden perusteella muodostaa kuva kohteesta. Impedanssitomografia ei ole juurikaan käytössä rutiinilääketieteessä, mutta esimerkiksi vuonna 2021 julkaistussa artikkelissa sitä pidetään lupaavana kuvausmenetelmänä.[1]
Impedanssitomografian etuna on, ettei siinä käytetä röntgensäteilyä kuten vaikkapa tietokonetomografiassa. Käytettävät virrat ovat niin pieniä, että ne ovat potilaalle kivuttomia ja harmittomia.[2] Lisäksi impedanssitomografialaitteet ovat verrattain pienikokoisia ja halpoja. Impedanssitomografian heikkoutena on saadun kuvan vaatimaton resoluutio.[1]
Samankaltaisia menetelmiä voidaan käyttää lääketieteen lisäksi esimerkiksi teollisuudessa putkien sisäisten virtausten kuvaamiseen[3] sekä geofysiikassa maanalaiseen kuvaamiseen. Tässä yhteydessä käytettyä tekniikkaa kutsutaan nimellä ERT (electrical resistivity tomography).[4]
Teoria
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Johtavuuksien päätteleminen elektrodimittauksista on haastava matemaattinen ongelma. Tietokonetomografiassa käytetyt röntgensäteet etenevät suoraviivaisesti, kun taas impedanssitomografian sähkövirrat liikkuvat kolmiulotteisesti kaikkialla kappaleessa, riippuen eri osien sähkönjohtavuuksista.[5] Matemaattisesti sähkövirtojen liikettä kuvataan differentiaaliyhtälöllä, ja johtavuuksien päätteleminen mittausten perusteella on inversio-ongelma, joka on hyvin herkkä mittauksen epätarkkuuksille.
Sovellukset
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Impedanssitomografiaa voitaisiin hyödyntää monien eri ruumiinosien kuvantamiseen. Aivojen kuvaamisen tapauksessa tutkitaan impedanssitomografian käyttöä aivoverenvuotopotilaiden tilan reaaliaikaiseen seuraamiseen. Mikäli muutoksia havaitaan, potilas voitaisiin viedä tarkempiin tutkimuksiin. Lisäksi tutkimuksen kohteena on laite, jolla voitaisiin jo ensihoidossa erottaa oireiltaan samankaltaiset aivoverenvuoto ja aivoinfarkti toisistaan. Tämä sovellus on kuitenkin edellistä hankalampi toteuttaa.[2] Myös epilepsiapotilaiden aivoja voitaisiin kuvata. Lisäksi impedanssitomografiaa voitaisiin käyttää muun muassa keuhkojen, sydämen tai rintasyövän kuvaamiseen.[6]
Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- ↑ a b Sofiene Mansouri, Yousef Alharbi, Fatma Haddad, Souhir Chabcoub, Anwar Alshrouf, Amr A. Abd-Elghany: Electrical Impedance Tomography - Recent Applications and Developments. Journal of Electrical Bioimpedance, 2021-01, 12. vsk, nro 1, s. 50–62. PubMed:35069942 doi:10.2478/joeb-2021-0007 ISSN 1891-5469 Artikkelin verkkoversio.
- ↑ a b Impedanssitomografia avaa reaaliaikaisen sähköisen näkymän aivoverenkiertohäiriöpotilaan aivoihin Kansallinen neurokeskus. Viitattu 19.11.2023.
- ↑ Kent (Hsin-Yu) Wei, Chang-Hua Qiu, Ken Primrose: Super-sensing technology: industrial applications and future challenges of electrical tomography. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 28.6.2016, 374. vsk, nro 2070, s. 20150328. doi:10.1098/rsta.2015.0328 ISSN 1364-503X Artikkelin verkkoversio. (englanti)
- ↑ Jullian Dominic Ducut, Melchizedek Alipio, Phoebe Joanne Go, Ronnie Concepcion II, Ryan Rhay Vicerra, Argel Bandala, Elmer Dadios: A Review of Electrical Resistivity Tomography Applications in Underground Imaging and Object Detection. Displays, 1.7.2022, 73. vsk, s. 102208. doi:10.1016/j.displa.2022.102208 ISSN 0141-9382 Artikkelin verkkoversio.
- ↑ William R. B. Lionheart: EIT reconstruction algorithms: pitfalls, challenges and recent developments. Physiological Measurement, 2004-02, 25. vsk, nro 1, s. 125–142. PubMed:15005311 doi:10.1088/0967-3334/25/1/021 ISSN 0967-3334 Artikkelin verkkoversio.
- ↑ Jennifer L. Mueller, Samuli Siltanen: ”10”, Linear and nonlinear inverse problems with practical applications. Philadelphia: SIAM, Society for Industrial and Applied Mathematics, 2012. ISBN 978-1-61197-233-7