Tomografia por Impedância Elétrica

Apresentação em tema: "Tomografia por Impedância Elétrica"— Transcrição da apresentação:

1 Tomografia por Impedância Elétrica
Danilo Kajihara Eduardo de Matos Rodrigues Victor Hugo de Oliveira e Souza

2 Tomografia por impedância elétrica
Técnica de obtenção de imagens transversais estruturais ou funcionais (fluxo de ar nos pulmões); Cada pixel representa impedância elétrica estimada de um ponto; Imagens são geradas das voltagens medidas; Corrente elétrica de baixa amplitude e alta freqüência; 8 a 32 eletrodos.

3 Tomografia por impedância elétrica
Primeiro tomógrafo estrutural por impedância: 1982  Brown et al. 16 eletrodos Imagem de uma seção do antebraço imerso em uma solução salina. Primeiro tomógrafo funcional por impedância: 1998  Poli-USP e FMUSP Monitoração de pacientes na UTI Controle do fluxo de ar nos pulmões 32 eletrodos e 50 imagens/segundo

4 Tomografia por impedância elétrica

5 Tomografia por impedância elétrica

6 Introdução: Conceito de bioimpedância

7 Bioimpedância

8 Bioimpedância Tecido biológico:
Composto de resistores e capacitores (Membrana celular) Maior impedância: Maior resistência ou menor capacitância

9 Modelo matemático

10 Obtendo a 1ª equação Tomando a 3ª equação de Maxwell:

11 Obtendo a 1ª equação Fazendo e : (*) Tomando (*):

12 Obtendo a 1ª equação Sabendo que : : Voltagem : Condutividade elétrica complexa

13 Obtendo a 2ª equação Pela 3ª equação de Maxwell e considerando também uma corrente aplicada na superfície: Fazendo da (equação anterior):

14 Obtendo a 2ª equação Integrando ambos os lados da equação anterior em um volume e aplicando o teorema do divergente:

15 Obtendo a 2ª equação Condições de contorno: Tomando :
: Versor normal a superfície

16 Equações que regem a TIE
Obtemos as equações para o sinal de TIE. 1ª: 2ª:

17 Tomografia por impedância elétrica
Medição de voltagem numa conformação de 16 eletrodos

18 Reconstrução das Imagens

19 Reconstrução de Imagens
Para reconstruir uma imagem, é preciso resolver as equações anteriores. A solução é obtida a partir de um: Problema direto: distribuição de resistividade + densidade de corrente superficial = potencial ou Problema inverso: distribuição do potencial + corrente = distribuição interna da resistividade

20 Reconstrução de Imagens
Algoritmo mais utilizado em TIE resolve: Problema inverso; Mal-posto -> solução descontínua com relação ao potencial medido; Não-linear.

21 Reconstrução de Imagens
Algoritmos não-iterativos: Trata o problema como linear, formulação matemática mais simples. Ex: Retro-projeção. Algoritmos iterativos: Problema não-linear como sendo muitos probleminhas lineares. Alta complexidade matemática Ex: Método de Otimização Topológica.

22 Reconstrução de Imagens
Qualidade da imagem depende de alguns fatores: Tipo do algoritmo de reconstrução Número de eletrodos para captar sinais Tamanho dos eletrodos e tipo (banda-larga ou estreita)

23 Características da TIE
Vantagens Desvantagens Hardware portátil Custo reduzido do aparelho Não utiliza radiação ionizante Boa resposta temporal Baixa resolução espacial Pequenas variações nas voltagens (ruídos) causam grandes oscilações na imagem obtida Complexidade computacional

24 Aplicações

25 Aplicações da TIE Medicina Geofísica Tubulações e encanamentos
Análise de estruturas materiais

26 Medição de propriedades químicas da madeira
Aplicações Medição de propriedades químicas da madeira

27 Aplicações

28 Aplicações Reconstrução de uma bolha de gás num líquido por TIE

29 Tomografia entre poços
Aplicações Tomografia entre poços

30 Aplicações Tomografia em terra

31 Tomografia em águas rasas
Aplicações Tomografia em águas rasas

32 Bibliografia LIMA, C. R., Estudo da Obtenção de Imagens de Tomografia de Impedância Elétrica do Pulmão pelo Método de Otimização Topológica. São Paulo: USP, Tese (Mestrado em Engenharia), Escola Politécinica, Universidade de São Paulo, 2006 Cruvinel PE e Rabello LM et al. Tomografia por Impedância Elétrica e seus Possíveis usos na Agropecuária. Embrapa nº 26, 1-8, 1998

33 Bibliografia http://openprosthetics.org/myoelectric

34 Obrigado!