IMPETOM - I Reconstrucción tomográfìca de imágenes a partir de medidas de impedancia eléctrica

Raúl Hartman, Jorge Lobo, Mateo Ruégalo y Franco Simini

Núcleo de Ingeniería Biomédica
Facultades de Medicina e Ingeniería
www.nib.fmed.edu.uy

Las dificultades existentes para seguir la evolución diaria del edema de pulmón llevan a investigar métodos que permitan explorar el tórax sin necesidad de mover el paciente. La Tomografía por Impedancia Eléctrica (EIT ) es una técnica no invasiva para el estudio del interior del cuerpo humano.

Mediante la EIT se obtienen imágenes de la distribución de impedancias en el interior de un objeto (1).

Para realizar la medida de impedancia eléctrica es necesario inyectar corrientes eléctricas cuyos valores de frecuencia y amplitud son imperceptibles. Midiendo sobre la superficie los potenciales eléctricos resultantes del pasaje de las corrientes, se obtienen valores de “impedancia” (Figura 1). El tipo de imágenes varía en función del método de medida y de los algoritmos: en tomografía absoluta se obtiene una distribución del verdadero valor de las impedancias en el interior del cuerpo, mientras que en la tomografía dinámica quedan reflejadas las zonas que experimentan variaciones de la impedancia con el tiempo.

Figura 1: Diagrama de bloque del sistema de medidas (IMPETOM-C) y la aplicación de IMPETOM-I que reconstruye las imágenes.

IMPETOM-I es una aplicación de reconstrucción, presentación y almacenamiento de imágenes obtenidas mediante técnicas de EIT. IMPETOM-I utiliza tres algoritmos de reconstrucción, extractadas de las técnicas en investigación. IMPETOM-I ofrece el algoritmo de Retro-proyección (1), Matriz de Sensibilidad (2) y Newton- Raphson (3). Los dos primeros métodos son de tipo lineal y el último es no lineal. Dado que la EIT es un problema “mal condicionado”, IMPETOM-I utiliza técnicas de regularización basados en el trabajo de Hansen [4].

IMPETOM-I reconstruye imágenes de fantomas (Figura 2) y obtendrá en 2003 las primeras imágenes de pacientes al recibir datos del circuito IMPETOM-C (5).

Figura 2: Fantoma con zonas de materiales diferentes que simulan la composición dispar de las zonas de aire y de agua de un paciente con edema (izquierda). Reconstrucción por IMPETOM-I de un corte del fantoma en base a medidas tomada en la superficie externa.

Referencias

1. Barber DC, Brown BH. Recent developments in applied potential tomography APT” 9th. Int.Conference Information Processing Medical Imaging, Washington, 1985.
2. Metherall P. Three Dimensional Electrical Impedance Tomography of the Human Thorax. Tesis presentada para la obtención del grado de Doctor of Philosophy, Department of Medical Physics and Clinical Engineering, University of Sheffield 1998.
3. Vauhkonen M, Kolehmainen V, Karjalainen PA, Kaipio JP. Spatial inhomogeneity and regularzation in EIT. in Proc. 19 th Int. Conf. IEEE Eng. Med. Biol. Society, Chicago, 1997. pp. 449-52.
4. Hansen PC. The L-curve and its use in the numerical treatment of inverse problems. Department of Mathematical Modelling, Technical University of Denmark, Denmark.
5. Ferreira A, Rodríguez A. IMPETOM-C Circuitos para determinaciones de impedancia eléctrica. NIB, Montevideo, Diciembre 2002.

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