ЭЛЕКТРОПОЛЕВАЯ ТОМОГРАФИЯ: ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ Корженевский А.В., Туйкин Т.С., Черепенин В.А. Институт радиотехники и электроники им.В.А.Котельникова РАН Москва 2008

Квазистатическая томография Электроимпедансная Магнитоиндукционная Электрополевая Электрополевая томография - новое направление в квазистатической томографии, которое позволит получать изображение пространственного распределения электрических свойств объектов бесконтактно, используя взаимодействие с ними радиочастотного электрического поля. Что такое ЭПТ? Квазистатическая томография – томография c помощью квазистатического электромагнитным поля (длина волны много больше размеров объекта).

Идеальный проводник полностью экранирует внешнее электромагнитное поле путём перераспределения свободных носителей зарядов. В случаи объекта конечной проводимости, возникает запаздывание перераспределения зарядов и как следствие вторичное запаздывающее поле. Конечная проводимость объекта

Физические основы ЭПТ Релаксационное время среды (явление релаксации Максвелла-Вагнера) Среда сдвигает фазу поля на угол Имеется пик сдвига фазы на релаксационной частоте среды И максимальный сдвиг фазы C c = ε 0 S/d 2 R = d 1 ρ/ S C = ε 0 ε S/d 1 ~ d2d2 ερερ d1d1 S G V

Особенности выбора частот j V air metal

Измерительная система для ЭПТ ~ ~ ,,

Сравнение геометрий электродов Без шума сигнал/шум = 4% 3 - жировая ткань: проводимость σ = 0.03 См/м, диэлектрическая проницаемость ε = мышечная ткань: проводимость σ = 0.6 См/м, диэлектрическая проницаемость ε = – круглая экранированная камера из 16 электродов.

Положение дел в ЭПТ Готово: +теоретические предпосылки +экспериментальное и численное подтверждение (одноканальная установка ЭПТ с внешним фазовым детектором ) +алгоритм восстановления изображений (успешное восстановление и качество по моделированным данным с шумом) +высокочувствительный фазового детектор (точность 0.01°, при частоте зондирующего электрического поля 12.5 МГц ) Необходимо: -разработка многоканальной системы ЭПТ -создание и наладка многоканальной системы ЭПТ -восстановление изображений реальных объектов Ожидается создание лабораторного прототипа в 2009

В чем ценность импедансных методов? Здоровый орган (ткань) Изменение обмена Изменение структуры Функциональные нарушения XXX Лучшее лечение – профилактика Изменение проводимости Изменение структуры Болезнь Импедансные методы позволяют выявлять болезни на предшествующих их развитию стадиях. Потенциальная высокая чувствительность изменение электрических свойств тканей достигает десятков раз Электрические свойства тканей: диэлектрическая проницаемость и проводимость (импеданс), и их зависимость от частоты позволяет получать достоверную и обильную информацию о состояние органов и тканей.

Свойства ЭПТ (типичные импедансных методов) Полная безвредность и безопасность как для пациента, так и для оператора Относительно низкая стоимость оборудования Возможность получать информацию о диэлектрической проницаемости и проводимости органов Возможность увеличения информативности путём анализа частотной дисперсии проводимости и диэлектрической проницаемости Отсутствие расходных материалов Низкое энергопотребление Потенциальная портативность системы (идеален для скирининга система = ноутбук + прибор)

Особенности ЭПТ (не типичные для электроимпедансометрических методов) БЕСКОНТАКТНОСТЬ (как и МИТ): гигиеничность, удобство и простота использования, уменьшение времени подготовки исследования, полное отсутствие расходных материалов СПОСОБНОСТЬ (лучше чем у МИТ) обнаруживать и качественно детализировать низкопроводящие включения в выскопроводящем слое (пример: получение информативных изображений мозга при диагностики ишемического инсульта)

Заключение Электрополевая томография (ЭПТ) - метод позволяющий визуализировать пространственное распределение проводимости и диэлектрической проницаемости органов, тканей и их частотные дисперсии ЭПТ позволяет информативно визуализировать низкопроводящие области внутри высокопроводящих областей, в отличие от МИТ методов БЕСКОНТАКТНЫЙ метод диагностики и полностью безопасный Возможность дополнения и сочетание с МИТ ДЛЯ РАЗВИТИЯ МЕДИЦИНСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ ТРЕБУЕТСЯ: Поиск актуальных задач Наработка базы медицинского знания об органах, тканях, функциях в терминах: проводимости, диэлектрической проницаемости и их частотной зависимости В 2009 году планируется создание лабораторного прототипа многоканальной системы для ЭПТ и визуализация реального объекта методом ЭПТ

БЛАГОДАРЮ ВСЕХ ЗА ВНИМАНИЕ! ЗАДАВАЙТЕ ВОПРОСЫ Тимур Туйкин Институт радиотехники и электроники им.В.А.Котельникова РАН