用于电阻抗断层成像的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于电阻抗断层成像的方法，以在存在故障电极（A）时能够进行分析和重建。该方法特征在于以下的步骤，借助阻抗测量来把不具有身体接触的一个电极识别为故障电极（A），如此来进行供电，使得至少该故障电极（A）被跳过，以及在该故障电极（A）的区域中越过该故障电极（A）以如下方式来确定电势，即该故障电极（A）至少一次被跳过。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电阻抗断层成像(Elektroimpedanztomographie)的一种方法。
技术介绍
电阻抗断层成像(EIT)在医学应用中正日益广泛。典型的EIT设备采用了 8、16或32个电极以进行数据获取，其中通过两个电极来提供电流，并在其他的电极之间测量所产生的电压。通过组合不同的供电和测量，成功地生成一个信号向量，借助一种合适的算法从该信号向量中可以确定阻抗分布，或者在函数EIT (fEIT)情况下可以确定该阻抗分布相对 于电极平面中参照值的相对变化。后者被用在与状态有关的胸部函数电抗，其中N个电极成环形围绕胸部设置，以由不同肺状态、比如吸气结束和呼气结束时信号向量的比较来重建通气所决定的相对阻抗变化的截面图，其中该阻抗变化是肺通气的局部分布的尺度。胸部fEIT良好地适于尤其在医院中重症监护病房中通气的局部分辨的肺监控。用于电阻抗断层成像的一种装置比如在US 5 919 142 A中被公开。一种经常使用的数据采集策略是所谓的相邻数据采集，其中通过两个相邻的电极来提供电流，并在剩余的电极之间相邻地测量电压，其中通电的电极由于在通电的电极上的未知电压降而被略过。对于一个供电位置从而得到十三个电压值。对于通过下一电极对所进行的供电，则重新得到了十三个电压，如此使得总共存在16*13=208个电压测量值，由这些电压测量值利用适合该数据采集方式的一种重建规则可以确定阻抗分布，或者在采用208个参照电压时阻抗分布的相对变化。一个这样的数据组至少一次地而不重复地包含有所有独立的测量，并被用于重建EIT图像，该数据组被称作“帧”。一个子区域的数据组是一个“子帧”。还有通过多个电极进行供电和/或电压测量的其他许多数据采集模式，其由于互换性而是等效的。相邻数据采集模式的优点是完全的数据空间，因为其不再是独立的测量值。所有其他的数据采集模式由于所谓的纽曼-狄利克雷(Neuman-Dirichlet)成像的线性鳥⑴而能够由相邻数据采集模式的数据空间来简单地进行构建，它可以容易地在EIT硬件上被成像，并拥有高的灵敏度用于确定相对的阻抗变化。存在不同的重建方法，以由所测量的电压来推断在电极所包围的区域内部中的阻抗分布。比如用于重建方法的是背投影方法、基于卡尔曼滤波器的技术或基于灵敏度的、以有限元模型为基础的牛顿拉夫森方法。后者由于灵活性较大而目前经常被采用。所有当前的EIT系统在数据采集和重建中都具有一个共同点。其仅仅基于全部电极组的数据分析而工作。然而在临床实践中经常可能出现以下的情况，即比如由于绷带或引流而不能实现一个电极或多个电极与皮肤的电接触，尤其在采用易于手持的电极带时，在此不能任意地改变电极位置。这种无接触的电极在下文中被称作故障电极。在这种情况下当前的EIT系统失效。在最差情况下该系统进入未定义的状态，在最佳情况下进入所定义的状态，并且如果一个或多个所述故障电极再次接触，那么才能获得可进一步利用的数据。当前的EIT系统在任何情况下都不提供在去关联情况下可分析的数据，因为数据采集和重建都没有针对电极的失效来设计。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是说明用于电阻抗断层成像的一种方法，以在存在至少一个故障电极时能够进行分析和重建。该任务通过权利要求I的特征而得到解决。根据本专利技术的方法包含有以下的步骤， 借助阻抗测量把不具有身体接触的至少一个电极识别为故障电极， 如此来进行供电，使得至少该故障电极(A)被跳过(uebersprungen),以及以如下方式来确定在故障电极(A)区域中越过该故障电极(A)的电势即该故障电极(A)至少一次地被跳过。 该装置的控制或重建软件如此来设计，以尽管至少一个电极故障或不可用而仍然通过跳过该故障电极或多个故障电极而获得测量数据。借助与该运行状态相匹配的数据分析，来确定阻抗分布或相对阻抗分布，其与在全功能下所获得的结果“基本没有”差别。“基本没有”比如意味的是，在全功能和有限功能之间(f)EIT图像值的像素差不再差别大于一个预给定的值或像素预给定值，使得还能够进行医学解析。该EIT系统在此能够在错误不能消除的情况下自动地识别故障电极，提供消息给使用者，并与数据获取模式(DAQ模式)和重建相匹配。用于电阻抗断层成像的该装置如此来实施，使得在用于供电以及必要时电压测量的一个电极或多个电极故障时该EIT系统采用一个定义的状态，并且优选地通过电极-皮肤接触过渡阻抗测量来连续地监控各个电极的功能。如果比如电极-皮肤接触过渡阻抗高于某个阈值Zrat，那么该电极就被视为无功能的，并且如果其低于某个阈值Zin，那么其就重新被视为有功能的，其中Zin彡Zrat (迟滞开关)。该索引“in”表示在一个允许的阻抗范围之内，“out”表示在允许的阻抗范围之外。在一个或多个电极被确定无功能时，该EIT系统的硬件如此来构造，使得通过控制如下地改变数据采集，即供电以及必要时的电压测量至少跳过该故障电极，使得该故障电极不再参与供电以及必要时的电压测量，但通过跳过供电和必要时的电压测量从所述故障电极的敏感区域中重新可得到电信息。在一个或多个电极被确定无功能时，该EIT系统的软件如此来构造，使得该重建规则与变化的数据采集相匹配，从而由此重建的阻抗或阻抗变化或相对阻抗变化除了分辨所决定的微小差别之外与标准重建没有差别，并保持获得该EIT图像的基本信息。在一个或多个故障电极被确定重新有功能时，该EIT系统的硬件如此来构造，使得有关的电极再次通过控制而被集成到按照所采用的标准DAQ模式通过供电和电压测量而进行的正常数据采集中。在一个或多个故障电极被确定重新有功能时，该EIT系统的软件如此来构造，使得与具有再次集成的电极的标准DAQ模式相对应的重建规则被用于确定阻抗或阻抗变化或相对阻抗变化。本专利技术方法的优点是，可利用这种EIT系统使用的EIT测量本身在故障电极情况下可以以最小的信息损失而被实施。EIT系统或EIT装置在没有这种方法的情况下或者完全不能测量、或者在能测量的情况下随着测量的损失而带来区域相关的灵敏度损失，使得图像的重建视所基于的基础-DAQ模式而定地包含有模糊区域直至盲区域。对于相邻DAQ模式，由于大的敏感性和最大的数据空间，干扰是最大的，在其间具有电极(在下文中称作支撑(Spreizung))的DAQ模式中，干扰取决于支撑而应该更小，因为已经在标准中设置有跳过。干扰为此可能由于典型较差的基本敏感性和分辨而随着支撑的变大而更广泛。但这种DAQ模式视支撑而定地也得益于跳过原则，因为通过跳过，一旦到达故障电极，不是增加了测量的损失，而是恢复了信息。在根据本专利技术的EIT装置中，通过跳过供电/电压测量，数据空间被尽可能大地充分利用，并通过相应匹配的重建，使EIT图像中的信息 损失最小化，使得该EIT图像继续保持可解析。就内容来说，该N电极EIT系统转变为一个N-D电极EIT系统，其中N是所采用的电极的总数，D是故障电极的数量。这与在参与的故障电极上忽略供电和电压测量而不跳过相比有根本的差别，因为在此数据空间没有被N-D电极足够地覆盖，而在跳过的情况下数据空间被N-D电极最大地覆盖。这同样是与许多可能的DAQ模式和所属的重建规则(DAQ/REC)相比的根本差别，其利用位于其间的电极进行供电模式，和/或利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.16 DE 102011014107.31.一种用于借助用于电阻抗断层成像的装置来进行数据采集的方法，其中电极按照间距导电固定在受检者的身体区域上，以便借助重建算法从通过经由电极对的供电而在剩余电极上引起的电势差测量中来生成由电极所包围的横断面上的电阻的映像， 具有以下的步骤， 借助阻抗测量来把不具有身体接触的电极识别为故障电极(A)， 如此来进行供电，即至少该故障电极(A)被跳过，以及 在该故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y格贝尔，T加卢斯，
申请(专利权)人：德尔格医疗有限责任公司，
类型：发明
国别省市：