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- Die Elektrische Impedanz-Tomografie (EIT) ist ein vergleichsweise neues, nichtinvasives bildgebendes Verfahren, das auf Messungen elektrischer Leitfähigkeiten im menschlichen Körper basiert. Diesem Verfahren liegt die Beobachtung zugrunde, dass sich elektrische Leitfähigkeiten biologischer Gewebe je nach Beschaffenheit (absolute EIT) und/oder funktionellem Zustand (funktionelle oder relative EIT) stark unterscheiden. Neben den Ansätzen der absoluten und funktionellen EIT, bei denen zumeist Wechselströme einer einzigen Frequenz genutzt werden, kann man auch Wechselströme verschiedener Wellenlängen einspeisen, um beispielsweise Fragestellungen zur Lokalisierung pathologischer Veränderungen innerhalb eines Gewebetyps zu adressieren (EIT-Spektroskopie). Positioniert man mehrere Oberflächenelektroden um eine bestimmte Körperregion auf der Haut und lässt zwischen jeweils zwei Elektroden höherfrequente Wechselströme mit niedriger Amplitude fließen während man simultan anhand der anderen Elektronen das elektrische Potential registriert, erhält man mittels wiederholter Messungen bei beliebiger Variation des Stimulationselektrodenpaars ein Schnittbild (Tomogramm) aus dem man Rückschlüsse auf die Gewebszusammensetzung innerhalb der untersuchten Körperregion ziehen kann (Abbildung 1). Ursächlich für die Leitfähigkeit eines biologischen Gewebes ist insbesondere der Gehalt an freien Ionen. Dieser kann sich deutlich zwischen verschiedenen Gewebearten oder Körperflüssigkeiten unterscheiden, weshalb beispielsweise Muskulatur und Blut den eingespeisten Messstrom aufgrund ihres relativ hohen Gehalts ungebundener Ionen besser leiten können als Fett-, Knochen- oder Lungengewebe. Nutzt man diese Eigenschaft zur anatomischen Darstellung eines statischen Zustands, spricht man von absoluter EIT (a-EIT). Da menschliches Lungengewebe eine etwa fünffach geringere Leitfähigkeit als die meisten anderen Weichgewebe innerhalb des Brustkorbs aufweist, eignet sich die Lunge infolge des damit einhergehenden hohen absoluten Kontrasts besonders gut für Bildgebungsverfahren auf Grundlage der EIT. Zudem schwankt die Leitfähigkeit der Lunge zyklisch zwischen Ein- und Ausatmung um ein Vielfaches (dynamischer Kontrast), weshalb sich die EIT per se auch für klinische Fragestellungen, welche mit Inhomogenitäten der Lungenbelüftung einhergehen, zu eignen scheint. Da man hier differenzielle Messungen zwischen zwei oder mehreren physiologischen Zuständen aufzeichnet, spricht man von funktioneller EIT (f-EIT). Ein Vorteil der funktionellen EIT gegenüber der absoluten EIT liegt insbesondere darin, dass sich Ungenauigkeiten aufgrund individueller Anatomie, schlecht leitender Hautelektroden und anderer Artefaktquellen durch einfache Subtraktion der Bilder deutlich reduzieren lassen. Dies sind entscheidende Faktoren, weshalb die größten Fortschritte der EIT-Weiterentwicklung bislang im Bereich der funktionellen Lungen-EIT gemacht wurden. Weitere Hoffnungen auf einen Einsatz innerhalb der klinischen Routine macht man sich zudem bislang in der Tumordiagnostik (z. B. als Zusatzdiagnostikum der Mammographie), der optimierten Lokalisierung Epilepsie-auslösender Hirnareale bzw. der frühen Identifikation auffälliger Areale des Gebärmutterhalses, sowie in Diagnostik von Magenentleerungsstörungen (beispielsweise Magenausgangsverengungen). Zur Lokalisierung pathologisch verdächtiger Veränderungen innerhalb eines Gewebes werden zumeist Wechselströme variierender Frequenzen entsprechend dem Ansatz der EIT-Spektroskopie (auch als Multifrequenz-EIT (MF-EIT) bezeichnet) eingespeist. Die Erfindung der EIT als medizinisches Bildgebungsverfahren wird mit seiner 1978 erschienenen Publikation zugeschrieben, die erste wissenschaftlich publizierte praktische Umsetzung erfolgte jedoch erst später durch und . Eines der ersten mittels EIT erstellten Tomogramme wurde von diesen bereits im Jahr 1983 publiziert und zeigt den Querschnitt eines menschlichen Arms mittels absoluter EIT. Seitdem wurde die absolute und funktionelle EIT intensiv weiterentwickelt – der Großteil rein morphologischer Anwendungen mittels absoluter EIT befindet sich jedoch noch immer in einem eher experimentellen Stadium. Eine Weiterentwicklung der a-EIT stellt die MF-EIT bzw. Elektroimpedanzspektroskopie (EIS) dar, welche gewebstypische Impedanzmuster bei variierenden Wechselstrom-Frequenzen registriert. An der Weiterentwicklung dieser Technologie ist Brian H. Brown ebenfalls maßgeblich beteiligt. Abseits der medizinischen Bildgebung wird ein der EIT ähnliches Prinzip auch in der Geophysik zur Darstellung unterirdischer Strukturen (Elektrische Widerstandstomografie, ERT). und in der Prozesstechnik zur quantitativen Bestimmung leitfähiger Flüssigkeiten verwendet (de)
- Electrical impedance tomography (EIT) is a noninvasive type of medical imaging in which the electrical conductivity, permittivity, and impedance of a part of the body is inferred from surface electrode measurements and used to form a tomographic image of that part. Electrical conductivity varies considerably among various biological tissues (absolute EIT) or the movement of fluids and gases within tissues (difference EIT). The majority of EIT systems apply small alternating currents at a single frequency, however, some EIT systems use multiple frequencies to better differentiate between normal and suspected abnormal tissue within the same organ (multifrequency-EIT or electrical impedance spectroscopy). Typically, conducting surface electrodes are attached to the skin around the body part being examined. Small alternating currents will be applied to some or all of the electrodes, the resulting equi-potentials being recorded from the other electrodes (figures 1 and 2). This process will then be repeated for numerous different electrode configurations and finally result in a two-dimensional tomogram according to the image reconstruction algorithms incorporated. Since free ion content determines tissue and fluid conductivity, muscle and blood will conduct the applied currents better than fat, bone or lung tissue. This property can be used to reconstruct static images by morphological or absolute EIT (a-EIT). However, in contrast to linear x-rays used in Computed Tomography, electric currents travel three dimensionally along all the paths simultaneously, weighted by their conductivity (thus primarily along the path of least resistivity, but not exclusively). This means, that a part of the electric current leaves the transverse plane and results in an impedance transfer. This and other factors are the reason why image reconstruction in absolute EIT is so hard, since there is usually more than just one solution for image reconstruction of a three-dimensional area projected onto a two-dimensional plane. Mathematically, the problem of recovering conductivity from surface measurements of current and potential is a non-linear inverse problem and is severely ill-posed. The mathematical formulation of the problem is due to Alberto Calderón, and in the mathematical literature of inverse problems it is often referred to as "Calderón's inverse problem" or the "Calderón problem". There is extensive mathematical research on the problem of uniqueness of solution and numerical algorithms for this problem. Compared to the tissue conductivities of most other soft tissues within the human thorax, lung tissue conductivity is approximately five-fold lower, resulting in high absolute contrast. This characteristic may partially explain the amount of research conducted in EIT lung imaging. Furthermore, lung conductivity fluctuates intensely during the breath cycle which accounts for the immense interest of the research community to use EIT as a bedside method to visualize inhomogeneity of lung ventilation in mechanically ventilated patients. EIT measurements between two or more physiological states, e.g. between inspiration and expiration, are therefore referred to as time difference EIT (td-EIT). Time difference EIT (td-EIT) has one major advantage over absolute EIT (a-EIT): inaccuracies resulting from interindividual anatomy, insufficient skin contact of surface electrodes or impedance transfer can be dismissed because most artifacts will eliminate themselves due to simple image subtraction in f-EIT. This is most likely the reason why, as of today, the greatest progress of EIT research has been achieved with difference EIT. Further EIT applications proposed include detection/location of cancer in skin, breast, or cervix, localization of epileptic foci, imaging of brain activity. as well as a diagnostic tool for impaired gastric emptying. Attempts to detect or localize tissue pathology within normal tissue usually rely on multifrequency EIT (MF-EIT), also termed Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) and are based on differences in conductance patterns at varying frequencies. (en)
- Tomografía de Impedancia Electrónica (TIE) es una técnica de imagen médica en la cual se infiere una imagen de la conductividad o permitividad de alguna parte del cuerpo a partir de mediciones eléctricas de superficie. Para esto, se unen electrodos conductores a la piel del sujeto y se aplican pequeñas corrientes alternas a algunos o a todos los electrodos, y los potenciales eléctricos resultantes son medidos. Este proceso puede repetirse para un gran número de configuraciones distintas de corriente aplicada. Algunas de las aplicaciones propuestas de esta técnica incluyen monitoreo de la función del pulmón, detección oportuna de cáncer de piel y de seno y localización de focos epilépticos.En la actualidad todas las aplicaciones son consideradas experimentales menos para la Detección Temprana del Cáncer de mama ya que en muchos países es el único y eficaz método para la detección oportuna de esta enfermedad.La invención de la TIE como una técnica de imágenes médicas se atribuye usualmente a y su publicación en 1978,a pesar de que la primera práctica de un sistema TIE médico fue descrito en 1984 por y .Matemáticamente, el problema de recuperar conductividad a partir de mediciones de corrientes y potenciales es un problema inverso . La formulación matemática de este problema se debe a Alberto Calderón,y en la literatura matemática de los problemas inversos se referencia a menudo como “el Problema Inverso de Calderón” o el “Problema de Calderón”. Existe una investigación matemática extensiva acerca del inconveniente de obtener una única solución y algoritmos numéricos para este problema.En geofísica una técnica similar (llamada ) es empleada utilizando electrodos en la superficie de la tierra o en perforaciones para localizar anomalías en la resistividad, y en procesos industriales el monitoreo del arreglo de los electrodos es utilizado, por ejemplo, para monitorear mezclas de fluidos conductivos en contenedores y tuberías. Este método es utilizado en para la obtención de imágenes de fluidos conductores. En ese contexto, la técnica es usualmente llamada Tomografía de Resistencia Eléctrica (note el ligero contraste con el nombre utilizado en geofísica). Electrodos metálicos se encuentran, por lo general, en contacto directo con el fluido pero las técnicas electrónicas y de reconstrucción son muy similares al caso clínico. En geofísica, la idea se remonta a la década de 1930. (es)
- La tomografia a impedenza elettrica (EIT) è una tecnica di imaging medico nella quale una immagine della conduttività di una parte del corpo è analizzata tramite la misura delle correnti sulla superficie. Solitamente degli elettrodi conduttivi sono posti sulla pelle del soggetto ed una piccola corrente alternata è applicata ad alcuni o tutti gli elettrodi. I potenziali risultati vengono misurati, mentre il processo può essere ripetuto con differenti configurazioni di correnti applicate. Le applicazioni di questa tecnica includono il monitoraggio della funzionalità polmonare, lo screening del cancro alla pelle e alla mammella e l'imaging cerebrale. Fino ad oggi tutte le applicazioni sono state considerate sperimentali.. Nel 2011 la prima apparecchiatura commerciale per EIT è stata introdotta a livello commerciale, per il monitoraggio della funzione polmonare per i pazienti in terapia intensiva. (it)
- 電気インピーダンス･トモグラフィ(EIT)とは電気インピーダンスを利用して内部構造を可視化するトモグラフィである。 (ja)
- Elektryczna tomografia impedancyjna (EIT) – nieinwazyjna metoda obrazowania medycznego, pozwalająca na wizualizację przestrzennych rozkładów przewodności właściwej i przenikalności elektrycznej w badanej objętości. Obraz tomograficzny jest rekonstruowany na podstawie pomiarów impedancji między elektrodami powierzchniowych otaczających badaną objętość. Obrazowanie jest możliwe, ponieważ różne tkanki biologiczne charakteryzują się różnymi wartościami własności elektrycznych. Głównym zastosowaniem EIT jest monitorowanie pracy płuc, wynika to z faktu, że cykl oddechowy ma silny wpływ na konduktancję. W trakcie wdechu tkanka płuc staje się bardziej przewodząca z powodu mniejszej zawartości powietrza izolującego w pęcherzykach płucnych. (pl)
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- 電気インピーダンス･トモグラフィ(EIT)とは電気インピーダンスを利用して内部構造を可視化するトモグラフィである。 (ja)
- Electrical impedance tomography (EIT) is a noninvasive type of medical imaging in which the electrical conductivity, permittivity, and impedance of a part of the body is inferred from surface electrode measurements and used to form a tomographic image of that part. Electrical conductivity varies considerably among various biological tissues (absolute EIT) or the movement of fluids and gases within tissues (difference EIT). The majority of EIT systems apply small alternating currents at a single frequency, however, some EIT systems use multiple frequencies to better differentiate between normal and suspected abnormal tissue within the same organ (multifrequency-EIT or electrical impedance spectroscopy). (en)
- Die Elektrische Impedanz-Tomografie (EIT) ist ein vergleichsweise neues, nichtinvasives bildgebendes Verfahren, das auf Messungen elektrischer Leitfähigkeiten im menschlichen Körper basiert. Diesem Verfahren liegt die Beobachtung zugrunde, dass sich elektrische Leitfähigkeiten biologischer Gewebe je nach Beschaffenheit (absolute EIT) und/oder funktionellem Zustand (funktionelle oder relative EIT) stark unterscheiden. Neben den Ansätzen der absoluten und funktionellen EIT, bei denen zumeist Wechselströme einer einzigen Frequenz genutzt werden, kann man auch Wechselströme verschiedener Wellenlängen einspeisen, um beispielsweise Fragestellungen zur Lokalisierung pathologischer Veränderungen innerhalb eines Gewebetyps zu adressieren (EIT-Spektroskopie). (de)
- Tomografía de Impedancia Electrónica (TIE) es una técnica de imagen médica en la cual se infiere una imagen de la conductividad o permitividad de alguna parte del cuerpo a partir de mediciones eléctricas de superficie. Para esto, se unen electrodos conductores a la piel del sujeto y se aplican pequeñas corrientes alternas a algunos o a todos los electrodos, y los potenciales eléctricos resultantes son medidos. Este proceso puede repetirse para un gran número de configuraciones distintas de corriente aplicada. (es)
- La tomografia a impedenza elettrica (EIT) è una tecnica di imaging medico nella quale una immagine della conduttività di una parte del corpo è analizzata tramite la misura delle correnti sulla superficie. Solitamente degli elettrodi conduttivi sono posti sulla pelle del soggetto ed una piccola corrente alternata è applicata ad alcuni o tutti gli elettrodi. I potenziali risultati vengono misurati, mentre il processo può essere ripetuto con differenti configurazioni di correnti applicate. (it)
- Elektryczna tomografia impedancyjna (EIT) – nieinwazyjna metoda obrazowania medycznego, pozwalająca na wizualizację przestrzennych rozkładów przewodności właściwej i przenikalności elektrycznej w badanej objętości. Obraz tomograficzny jest rekonstruowany na podstawie pomiarów impedancji między elektrodami powierzchniowych otaczających badaną objętość. Obrazowanie jest możliwe, ponieważ różne tkanki biologiczne charakteryzują się różnymi wartościami własności elektrycznych. (pl)
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