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IMÁGENES MÉDICAS: ADQUISICIÓN, INSTRUMENTACIÓN Y GESTIÓN asignatura del IIE ( Núcleo de Ingeniería Biomédica) 4 de jun

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IMÁGENES MÉDICAS: ADQUISICIÓN, INSTRUMENTACIÓN Y GESTIÓN asignatura del IIE ( Núcleo de Ingeniería Biomédica) 4 de junio 2009. TOMOGRAFÍA POR IMPEDANCIA ELÉCTRICA EIT (Electrical Impedance Tomography) Trabajos de Raul Hartman, . El tejido vivo puede ser recorrido por corrientes eléctricas

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IMÁGENES MÉDICAS: ADQUISICIÓN, INSTRUMENTACIÓN Y GESTIÓNasignatura del IIE (Núcleo de Ingeniería Biomédica) 4 de junio 2009

tomograf a por impedancia el ctrica eit electrical impedance tomography trabajos de raul hartman
TOMOGRAFÍA POR IMPEDANCIA ELÉCTRICAEIT (Electrical Impedance Tomography)Trabajos de Raul Hartman,
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El tejido vivo puede ser recorrido por corrientes eléctricas

La corriente puede entrar a las células (C de membrana) o fluir alrededor de ellas

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En bajas frecuencias la corriente fluye alrededor de las células (membranas como aislantes)
  • En altas frecuencias la capacitancia de las membranas permite que la corriente ingrese a las células incrementando el volumen por el cual circula corriente y reduciendo la impedancia.
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Modelo de la impedancia de los tejidos biológicos como resistencias y capacitores

Ri. resistencia del espacio intracelular mientras

Rm y Cm resistencia y capacitancia de la membrana.

En bajas frecuencias domina Ri + Rm dado que Cm presenta una alta impedancia.

PHILIPPSON, M. Les lois de la resistance electrique des tissues vivants. Bull. (St.)Acad. roy. belgique (5) 7:389 (1921),

usos de la diferencia de impedancia
Usos de la diferencia de impedancia
  • El mismo tejido puede variar su impedancia al enfermar
    • Grant, 1923: a 1KHz un tumor cerebral tiene resistividad = 1/2 tejido normal)
    • Hossman, 1971): la resistividad cerebral se incrementa hasta en un 100 % durante un golpe
    • Harreveld, 1962): aumenta hasta un 20 % durante un ataque de epilepsia

(No hay muchas aplicaciones)

usos de la diferencia de impedancia8
Usos de la diferencia de impedancia
  • Distinguir tejidos diferentes: por ejemplo
    • Pulmón con aire 7 a 24 ohm metro
    • Sangre 1.5 ohm metro
    • Plasma 0.66 ohm metro
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Sería posible obtener imágenes anatómicas EIT, dado que cada tipo de tejido tiene su resistividad, pero NO HAY DEFINICION
  • Se pueden comparar imágenes de EIT a lo largo del tiempo o antes y después de una lesión
  • Se puede estimar el porcentaje de tejidos diferentes en un miembro (grasa, agua, etc.)
objetivo de eit
Objetivo de EIT
  • Determinar la distribución de conductividad interna en una región definida partiendo de las medidas realizadas sobre su superficie.
  • Las medidas son los voltajes resultantes de la inyección de corrientes conocidas en la región
    • (o las medidas de corrientes generadas a partir de la aplicación de voltajes sobre la superficie).
3d eit
3D EIT
  • La mayoría de los algoritmos de reconstrucción en 2D asumen que la corriente eléctrica es confinada al plano que contiene a los electrodos.
  • En la realidad, si se analiza el problema en 3D el flujo de corriente se dispersa en todas las direcciones lo que contribuye a la distorsión de la reconstrucción.
m todos de reconstrucci n
Métodos de reconstrucción

Técnicas Iterativas

Utilizan operaciones repetitivas que en cada paso mejoran la imagen.

Técnicas de un solo paso.

Reconstrucción basada en la linealización del problema inverso obteniendo una solución que corresponde a la variación de conductividades respecto a una distribución de referencia, con menos cálculos on line.

m todos de reconstrucci n13
Métodos de reconstrucción
  • Newton Raphson – Iterativo
  • Matriz de sensibilidad – Un paso
  • Backprojection – Un paso
principio de funcionamiento
Principio de funcionamiento
  • Electrodos cutáneos (16 , 32, etc.)
  • Inyección de corriente conocida (50 KHz, 5 mA)
  • Determinación de V en todos los demás electrodos.
  • Obtención de la matriz de impedancias
  • Reconstrucción de imagen (“problema inverso”)
  • Presentación de la imagen y de secuencias
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Esquema de funcionamiento

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impetom
IMPETOM

Sistema de adquisición de datos para tomografía por impedancia eléctrica

(Sistema EIT)

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Amplitud inocua (5mA@50kHz)

  • Corriente de valor constante
  • No inyecta continua
  • Voltajes de modo común pequeños
  • Imágenes dinámicas
  • Medida tetrapolar
  • Corrientes constantes
  • Monofrecuencia
  • Canales de medida paralelos
  • 16 electrodos
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SISTEMA DE INYECCIÓN DE CORRIENTE

  • Solución integrada: AD844
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Fuente de

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caracter sticas de las se ales medidas
CARACTERÍSTICAS DE LAS SEÑALES MEDIDAS
  • Sinusoides de 50kHz
  • Desfasadas de la corriente
  • Amplitud “modulada” por Zcuerpo
  • Voltaje: 100V a 20mV aprox.
  • Impedancia corporal (10 a 100kHz) mayoritariamente real
integracion

AISLACIÓN

CONTROL

Y

DAS

GUI

PACIENTE

USUARIO

IMPETOM-C

IMPETOM I

INTEGRACION
dise o del das

ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE VOLTAJES (ANALÓGICA)

ACONDICIONAMIENTO DE DATOS

ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES

AISLACIÓN DE SEÑALES

GENERACIÓN DE SEÑALES DE CONTROL (DIGITAL)

DISEÑO DEL DAS

TARJETA DE ADQUISICIÓN

DE DATOS

NATIONAL INSTRUMENTS

LPN16 pnp

ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES

AISLACIÓN DE SEÑALES

impetom programa e interfaz gr fica gui
IMPETOMPrograma e interfaz gráfica (GUI)
  • CONTROL COMPLETO SOBRE EL EQUIPO
  • AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO
  • FACILIDAD DE USO
  • INTUITIVO
  • VERSATIL
  • DISEÑO MODULAR
  • INTERFASE DE MANTENIMIENTO
impetom42
IMPETOM
  • 1994 – 1996 IMPEMAT Medidor de impedancia corporal  Cecilia Frugoni Ramiro Escuder, Lauro Artia Dr. Fernando Nieto, FS
  • 1997 Necesidad de obtener imágenes de edema
  • 2000-2002 IMPETOM-I  Reconstrucción tomográfica de imágenes de impedanciometría del tórax Raúl Hartman, Jorge Lobo, Mateo Ruétalo, Dr. Walter Olivera, FS.
  • 2000 – 2004 IMPETOM-C Obtención de matriz de impedancias del tórax Adriana Ferreira, Alfredo Rodríguez, Ing. P. Mazzara, Dr. F. Nieto, FS.
  • 2003 – 2005 IMPETOM Tomógrafo por impedancias Santiago González y Andrés Liguori, Dr. Javier Hurtado, FS.
  • 2005 – 2007 IMPETOM 48Tomógrafo por impedancias de 48 electrodos   Walter Quinteros,  Dr. Javier Hurtado, FS
  • 2009 – 2010 IMPETOM (tesis) Ing. Eduardo Santos
oferta comercial 2009
Oferta comercial 2009
  • Maltron International Sheffield Mark 3.5.
  • Dräger Medical (anestesia)
  • Viasys Health Care, (respiratorio) Goe MF II (University of Goettingen).
  • Sim-Tecknika (Academia de Ciencias Rusa)

Lista Wikipedia 2009

sugerencias de t rabajo futuro
SUGERENCIAS DE TRABAJO FUTURO
  • RECONSTRUCCIÓN EN TIEMPO REAL
  • IMPLEMENTACIÓN DE IMPETOM-I EN UN DSP
  • DESARROLLO DE UNA PLACA DE ADQUISICIÓN UNICA (p.ej.USB)
  • PREVISIÓN PARA 3D EIT
placa de rayos x
Placa de rayos X

Fuente UCLA, www.mips.stanford.edu/

tomograf a computada
Tomografía computada

Fuente UCLA, www.mips.stanford.edu/

resonancia magn tica
Resonancia magnética

Fuente UCLA, www.mips.stanford.edu/

estudio de medicina nuclear ri n
Estudio de Medicina Nuclear - riñón

Evolución de radioactividad en una Región de Interés (ROI) seleccionada por el operador en las imágenes

Fuente UCLA, www.mips.stanford.edu/

imagen pet con 18 f
Imagen PET con 18F

Fuente UCLA, www.mips.stanford.edu/

ecograf a obst trica
Ecografía obstétrica

Fuentes: www.kentmedicalimaging.co.uk www.radiologyinfo.org

tomograf a de impedancia el ctrica
Tomografía de impedancia eléctrica

Fuente UCLA, www.mips.stanford.edu/