胸部真實邊界的肺通氣電阻抗變化動態(tài)仿真研究

吳佳銘，尤富生

·研究與設(shè)計·

胸部真實邊界的肺通氣電阻抗變化動態(tài)仿真研究

吳佳銘，尤富生

目的：利用計算機仿真得到肺部在生理、病理狀態(tài)下，肺通氣、肺氣腫和肺部腫瘤發(fā)展過程引起的體表電阻抗改變，為胸部的阻抗成像技術(shù)提供理論指導(dǎo)。方法：利用COMSOL Multi-physics多物理場計算平臺，以胸部CT圖像為依據(jù)，建立二維真實邊界的胸部電阻抗動態(tài)變化模型，體表電極16個、激勵電流0.5 mA，對向驅(qū)動臨近測量模式，通過參數(shù)動態(tài)掃描，仿真獲得肺通氣、不同面積的單側(cè)肺氣腫及不同程度的肺腫瘤發(fā)生時，阻抗測量中胸部體表電極上的電位變化情況。結(jié)果：肺通氣量和肺氣腫面積增大時，引起肺整體或局部電導(dǎo)率降低，從而導(dǎo)致體表相鄰電極的電勢差絕對值增大；肺腫瘤引起局部電導(dǎo)率增大，導(dǎo)致相鄰電極的電勢差絕對值減小。結(jié)論：利用現(xiàn)有的軟件平臺，基于參數(shù)掃描方法，可直觀地對胸部及組織生理、病理的參數(shù)變化引起的阻抗改變進行動態(tài)仿真，為胸部阻抗成像的定性和定量分析打下了基礎(chǔ)，也為腦部、腹部阻抗成像的動態(tài)仿真研究提供了有效的方法。

動態(tài)仿真；肺通氣；生物電阻抗；COMSOL Multi-physics

0 引言

生物電阻抗成像（electrical impedance tomography，EIT）技術(shù)是根據(jù)人體內(nèi)的不同組織在不同的生理、病理狀態(tài)下具有不同的電阻（導(dǎo)）率，通過各種方法給人體施加小的安全驅(qū)動電流（電壓），在體外測量響應(yīng)電壓（電流）信號以重建人體內(nèi)部的電阻率分布或其變化的圖像[1]。EIT技術(shù)是當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域研究的熱點之一，具有無創(chuàng)、無輻射、操作簡便等優(yōu)勢特點，是繼形態(tài)、結(jié)構(gòu)成像之后的新型無創(chuàng)功能成像技術(shù)[2]?！?br>