Elektrische impedantietomografie (EIT) is een nieuwe beeldvormende techniek die is gebaseerd op de verschillende elektrische geleidbaarheden van verschillende delen van het lichaam. Veel potentiële toepassingen bevinden zich nog in de experimentele fase. Het gebruik ervan is bewezen tijdens het testen long functie.
Wat is elektrische impedantietomografie?
Elektrische impedantietomografie heeft zich al gevestigd in de longfunctiediagnostiek. Met behulp van elektroden worden elektrische wisselstromen met verschillende frequenties en lage amplitude in het aangrenzende weefsel geïnjecteerd. Als een nieuwe niet-invasieve beeldvormende techniek voor het onderzoek van menselijk weefsel, heeft elektrische impedantietomografie (EIT) zich reeds gevestigd in de longfunctiediagnostiek. Voor andere toepassingen staat EIT aan de vooravond van een doorbraak. Met behulp van elektroden worden wisselstromen met verschillende frequenties en lage amplitude in het aangrenzende weefsel gevoerd. Afhankelijk van de aard of functionele toestand van het weefsel ontstaan verschillende geleidbaarheden. Deze zijn afhankelijk van de respectieve impedantie (AC-weerstand) van het overeenkomstige lichaamsgebied. Op het te meten lichaamsoppervlak zijn meerdere elektroden geplaatst. Terwijl hoogfrequente wisselstromen met kleine amplitude tussen twee elektroden tegelijk stromen, wordt de elektrische potentiaal gemeten bij de andere elektroden. De meting wordt continu herhaald door het stimulerende elektrodepaar naar wens te variëren. De gemeten potentialen leveren een dwarsdoorsnedebeeld op waaruit conclusies kunnen worden getrokken over de compositie en voorwaarde van het te onderzoeken weefsel. Bij elektrische impedantietomografie wordt onderscheid gemaakt tussen absolute en functionele EIT. Absolute EIT onderzoekt de samenstelling van het weefsel, terwijl functionele EIT maatregelen verschillende conductanties afhankelijk van de specifieke functionele toestand van het lichaamsgebied dat wordt gemeten.
Functie, effect en doelen
Zoals eerder vermeld, is elektrische impedantietomografie gebaseerd op de verschillende geleidbaarheid van verschillende lichaamsgebieden, biologische weefsels of organen. Er zijn dus goed geleidende en slecht geleidende lichaamsdelen. In het menselijk lichaam wordt de geleidbaarheid bepaald door het aantal vrije ionen. Bijvoorbeeld een water-rijk weefsel met een high concentratie of elektrolyten heeft naar verwachting een betere geleiding dan een vetweefsel Bovendien, als er functionele veranderingen in de organen zijn, kunnen er ook chemische veranderingen in het weefsel zijn die de geleidbaarheid beïnvloeden. Absoluut EIT is onnauwkeurig omdat het afhangt van de individuele anatomie en slecht geleidende elektroden. Dit resulteert vaak in de vorming van artefacten. Functionele EIT kan deze fouten aanzienlijk verminderen door de representaties af te trekken. De longen zijn bijzonder geschikt voor onderzoek met elektrische impedantietomografie omdat ze een veel lagere geleidbaarheid hebben dan de meeste andere organen. Dit resulteert in een absoluut contrast met de andere delen van het lichaam, wat een positief effect heeft op de beeldvorming. De geleidbaarheid van de longen verandert ook cyclisch, afhankelijk van of de patiënt in- of uitademt. Dit is nog een reden om met name de longen te bestuderen met behulp van EIT. Hun variërende geleidbaarheid tijdens ademhaling suggereert goede resultaten bij het testen long functie. Vooruitgang in de digitale technologie maakt het voor intensivisten mogelijk om de gegevens ervan te verkrijgen long geleidbaarheidsmetingen verwerkt zodat de longfunctie direct aan het bed van de patiënt kan worden gevisualiseerd. Longfunctiemonitors op basis van elektrische impedantietomografie zijn onlangs ontwikkeld en worden al gebruikt op de intensive care. Er worden momenteel onderzoeken uitgevoerd om andere mogelijke toepassingen voor EIT mogelijk te maken. Deze technologie kan bijvoorbeeld in de toekomst een rol gaan spelen als aanvullende diagnostiek voor mammografie Er is gevonden dat normaal en kwaadaardig borstweefsel verschillende geleidbaarheden hebben bij verschillende frequenties. Hetzelfde geldt voor aanvullende diagnostiek bij gynaecologie kanker screening. Er zijn momenteel ook onderzoeken gaande naar het mogelijke gebruik van EIT in epilepsie en beroerte Een toekomstige toepassing voor intensieve medicatie Grensverkeer of hersenen activiteit bij ernstige hersenpathologieën is ook denkbaar. De goede elektrische geleidbaarheid van de bloed impliceert ook een mogelijke toepassing voor beeldvormende orgaanperfusie. Last but not least kan elektrische impedantietomografie ook dienen in de context van sportgeneeskunde om te bepalen zuurstof opname (Vo2) of arterieel bloed druk tijdens het sporten.
Risico's, bijwerkingen en gevaren
Vergeleken met andere tomografiemethoden heeft elektrische impedantietomografie het voordeel dat het volledig onschadelijk is voor het organisme. Er wordt geen ioniserende straling gebruikt, zoals in computertomografie Bovendien kunnen verwarmingseffecten als gevolg van wisselstromen met een hogere frequentie (10 tot 100 kilohertz) met een lage stroomsterkte worden vermeden. Bovendien, omdat de apparatuur ook veel goedkoper en kleiner is dan traditionele tomografietechnieken, kan EIT dus gedurende langere tijd op patiënten worden gebruikt en zorgen voor continue realtime visualisatie. Momenteel blijkt echter het grootste nadeel de lagere ruimtelijke resolutie te zijn in vergelijking met andere tomografietechnieken. Er zijn echter ideeën om de resolutie van de afbeeldingen te verbeteren door het aantal elektroden te vergroten. Ook de kwaliteit van de afbeeldingen vertoont nog tekortkomingen. Kwaliteitsverbetering vindt echter geleidelijk plaats door het toenemende gebruik van actieve oppervlakte-elektroden. Een ander nadeel is dat de stroom niet in het te onderzoeken carrosseriesegment blijft, maar na de minste weerstand in de driedimensionale ruimte wordt verdeeld. Daarom is beeldvorming ook veel gecompliceerder dan in klassiek computertomografie Meerdere tweedimensionale representaties in de driedimensionale ruimte zijn nodig om uiteindelijk een driedimensionaal beeld te genereren, dat vervolgens weer in twee dimensies wordt gepresenteerd. Dit resulteert in het zogenaamde "inverse probleem". Het omgekeerde probleem stelt dat de oorzaak moet worden afgeleid uit het huidige resultaat. Meestal zijn deze problemen erg moeilijk of zelfs onmogelijk op te lossen. Alleen in combinatie met andere methoden kan de oorzaak worden opgehelderd. Door verdere studies moet nog voldoende ervaring worden opgedaan om de vertegenwoordigingen van het EIT te evalueren.
