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
Cc = ε0S/d2
R = d1ρ/S
C = ε0εS/d1
~

Особенности выбора частот

Измерительная система для ЭПТ

Сравнение геометрий электродов
Без шума сигнал/шум = 4%
3 - жировая ткань: проводимость σ = 0.03 См/м, диэлектрическая проницаемость ε = 10.
2 - мышечная ткань: проводимость σ = 0.6 См/м, диэлектрическая проницаемость ε = 150.
1 – 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