Я.А. Захарченко1, Г.Е. Плыткевич2, А.Н. Тихомиров3, Н.В. Калмыков4

1,2,3,4 ФГАОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана» (Москва, Россия)

3 Российский научный центр хирургии им. академика Б.В. Петровского (Москва, Россия)

1 ya_zakharchenko@mail.ru

Постановка проблемы. Классическая электроимпедансная томография легких позволяет визуализировать изменение удельного сопротивления тканей в срезе грудной клетки. Использование дифференциального подхода обусловлено линеаризацией обратной задачи томографии, что делает возможным ее решение в реальном времени. Недостатком такого подхода является то, что абсолютные значения удельного сопротивления остаются неизвестными. Кроме того, при существенном изменении удельного сопротивления тканей, например, в процессе дыхания или при движении сердца, оценка изменения удельного сопротивления может претерпевать нелинейные искажения.

Цель. Оценить погрешность определения удельного сопротивления тканей в области легких, сердца и мягких тканей при изменении удельного сопротивления легких в процессе дыхания.

Результаты. Показано, что наибольшее относительное изменение коэффициентов матрицы реконструкции наблюдается для самих легких. Установлено, что для половины отведений изменение составило более 95%, а для мягких тканей и камер сердца медианное относительное изменение – 34,6% и 20,4% соответственно.

Практическая значимость. Полученные результаты показывают, что в задачах электроимпедансной томографии, требующих количественного соответствия оценки удельного сопротивления, таких как мониторинг вентиляции или перфузии легких, необходимо учитывать нелинейность обратной задачи томографии.

Захарченко Я.А., Плыткевич Г.Е., Тихомиров А.Н., Калмыков Н.В. Оценка вкладов тканей в поверхностный импеданс грудной клетки // Биомедицинская радиоэлектроника. 2026. Т. 29. № 6. С. 39−43. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202606-08

1. Leonhardt S., Lachmann B. Electrical impedance tomography: The holy grail of ventilation and perfusion monitoring? // V. 38. № 12. P. 1917–1929. [Online]. Available: https://link.springer.com/10.1007/s00134-012-2684-z
2. Adler A., Arnold J. H., Bayford R., Borsic A., Brown B., Dixon P., Faes T.J.C., Frerichs I., Gagnon H., Garber Y., Grychtol B., Hahn G., Lionheart W.R.B., Malik A., Patterson R.P., Stocks J., Tizzard A., Weiler N., Wolf G.K. GREIT: A unified approach to 2D linear EIT reconstruction of lung images. // V. 30. № 6. P. S35–S55. [Online]. Available: https://iopscience.iop.org/article/ 10.1088/0967-3334/30/6/S03.
3. Alexandrov A., Shcherbachev A., Kudashov I., Govorin A., Pavlov A., Apolikhin O. Development of a Wearable System for Monitoring Respiratory Rate in Static and Dynamic Conditions // In 2024 Conference of Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElCon), Saint Petersburg, Russian Federation. IEEE. Jan. 2024. P. 925–928. DOI: 10.1109/ElCon61730. 2024.10468267.
4. Zakharchenko Y. Cardiac-Related Signal Extraction in Thoracic Impedance Measurement // In 2024 IEEE Ural-Siberian Conference on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT). IEEE. P. 249–252. [Online]. Available: https://ieeexplore.ieee.org/document/10584029/.
5. Baumgartner C., Hasgall P.A., Di Gennaro F., Neufeld E., Lloyd B., Gosselin M.C., Payne D., Klingenbock A., Kuster N. IT’IS Database for thermal and electromagnetic parameters of biological tissues.
6. Kapravchuk V., Briko A., Kobelev A.,Hammoud A., Shchukin S. An Approach to Using Electrical Impedance Myography Signal Sensors to Assess Morphofunctional Changes in Tissue during Muscle Contraction // Biosensors. Jan. 2024. V. 14. № 2. P. 76. doi: 10.3390/bios14020076.
7. Geselowitz D.B. An Application of Electrocardiographic Lead Theory to Impedance Plethysmography. V. BME-18. № 1. P. 38–41. [Online]. Available: http://ieeexplore.ieee.org/document/4502787/.
8. Adler A., Guardo R., Berthiaume Y. IMPEDANCE IMAGING OF LUNG VENTILATION: DO WE NEED TO ACCOUNT FOR CHEST EXPANSION.
9. Romanova E., Leontyeva E., Kapravchuk V., Goidina T., Briko A., Kobelev A. Pressure influence on morphological and functional changes in forearm tissues research // In 2023 5th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), Moscow, Russian Federation: IEEE. Mar. 2023. P. 1–6. DOI: 10.1109/REEPE57272.2023.10086803.