電気インピーダンストモグラフィー
電気インピーダンストモグラフィー
X線CT画像から得られた人体胸部の断面。駆動電極からの電流線と等電位線を示している。異なる臓器間の導電率の変化によって線がどのように曲がっているかに注目してください。[ 1 ]
目的測定は人体の一部の断層画像を形成するために使用される

電気インピーダンス断層撮影（EIT）は、非侵襲的な医療用画像診断法の一種で、体表面電極測定から体の一部の電気伝導率、誘電率、インピーダンスを推定し、その部位の断層画像を作成します。電気伝導率は、生体組織の種類によって、あるいは組織内の体液やガスの動きによって大きく異なります。ほとんどのEITシステムは、単一周波数の小さな交流電流を流しますが、一部のEITシステムでは、同一臓器内の正常組織と異常が疑われる組織をより正確に区別するために、複数の周波数を使用します。

通常、検査対象となる身体部位の周囲の皮膚に導電性表面電極を貼り付けます。電極の一部またはすべてに微小な交流電流を流し、その結果生じる等電位を他の電極から記録します。このプロセスは、様々な電極構成で繰り返され、最終的に、使用される画像再構成アルゴリズムに従って2次元断層像が得られます。[ 2 ] [ 3 ]

組織および体液の導電性は自由イオン含有量によって決まるため、筋肉および血液は脂肪、骨、肺組織よりも印加電流をよく伝導します。[ 2 ]この特性は画像構築に利用できます。[ 4 ]しかし、コンピュータ断層撮影で使用される線形X線とは対照的に、電流は導電率によって重み付けされながら、すべての経路に沿って同時に3次元的に移動していきます（したがって、主に最も導電率の高い経路に沿って移動しますが、必ずしもそうではありません）。画像構築は、通常、2次元平面に投影された3次元領域に対して複数の解が存在するため、困難となる場合があります。

数学的には、表面電流と電位の測定から導電率を復元する問題は非線形逆問題であり、非常に不良設定である。この問題の数学的定式化はアルベルト・カルデロンによって提起され[ 5 ]、逆問題に関する数学的文献ではしばしば「カルデロンの逆問題」または「カルデロン問題」と呼ばれる。この問題の解の一意性と数値アルゴリズムについては、広範な数学的研究がなされている[ 6 ] 。

ヒトの胸郭内の他のほとんどの軟部組織の導電率と比較して、肺組織の導電率は約5倍低いため、絶対コントラストが高くなります。この特性は、EIT肺画像に関する研究が盛んに行われている理由の一部かもしれません。[ 2 ]さらに、肺の導電率は呼吸周期中に変動するため、研究コミュニティは、機械的人工呼吸器を装着した患者の肺換気の不均一性を可視化するためのベッドサイド検査としてEITを用いることに関心を持っています。[ 4 ]そのため、2つ以上の生理学的状態、例えば吸気と呼気の間におけるEIT測定は、時間差EIT（td-EIT）と呼ばれます。

td-EITは絶対EIT（a-EIT）に比べて1つの大きな利点がある。それは、個人間の解剖学的構造、表面電極の不十分な皮膚接触、またはインピーダンス伝達に起因する不正確さは、td-EITにおける単純な画像減算によりほとんどのアーティファクトが自然に除去されるため、無視できるということである。[ 2 ] [ 4 ] [ 7 ]

提案されているその他のEITの用途には、皮膚、乳房、または子宮頸部の癌の検出/位置特定、てんかん焦点の位置特定、[ 8 ] 、脳活動の画像化、[ 9 ]、および胃内容排出障害の診断ツールなどがあります。[ 2 ] [ 8 ] [ 10 ]正常組織内の組織病変を検出または位置特定する試みは、通常、多周波数EIT（MF-EIT）（電気インピーダンス分光法（EIS）とも呼ばれ、さまざまな周波数での伝導パターンの違いに基づいています）に依存しています。

歴史

EITを医療用画像技術として発明したのは、通常、ジョン・G・ウェブスターと1978年の出版物であるとされていますが、[ 11 ]医療用EITシステムの最初の実用的な実現は、1984年のデビッド・C・バーバーとブライアン・H・ブラウンの研究で詳述されました。[ 12 ]ブラウンとバーバーは1983年に共同で、絶対EITによって人間の前腕の断面を視覚化した最初の電気インピーダンス断層撮影法を発表しました。[ 13 ]それ以来、かなりの進歩がありましたが、ほとんどのa-EITアプリケーションはまだ実験的であると考えられていますが、[ 8 ]市販のシステムも利用可能です。

EITに類似した技術である電気抵抗率トモグラフィーは、地球物理学や産業プロセスモニタリングに用いられています。EITと同様に、地表、掘削孔内、容器やパイプ内に表面電極を設置し、抵抗率の異常箇所を特定したり、導電性流体の混合物を監視したりします。[ 14 ]セットアップと再構成技術はEITに匹敵します。地球物理学において、このアイデアは1930年代に遡ります。電気抵抗率トモグラフィーは、電子機器用の基板[ 15 ]や薄膜[ 16 ]の電気特性をマッピングするためにも提案されています。

理論

このプロトタイプでは、子供の頭を模したグレープフルーツの周りに電極が取り付けられています。グレープフルーツに液体を注入することで、脳出血を模倣します。

電気伝導率と誘電率は生物組織の種類によって異なり、自由イオン含有量に依存します。[ 2 ] [ 3 ] [ 8 ]伝導率に影響を与えるその他の要因には、温度やその他の生理学的要因（例えば、肺胞内の絶縁空気の含有量が少ないために肺組織の導電性が高くなる吸気と呼気の間の呼吸サイクル）などがあります。

関心部位に粘着性表面電極、電極ベルト、または導電性電極ベストを配置した後、2つ以上の電極間に、通常数ミリアンペア、周波数10～100kHzの交流電流を流します。残りの電極は、結果として生じる電圧を測定するために使用されます。この手順は、多数の刺激パターン、すなわち隣接する電極の連続ペアに対して繰り返され、円周全体が完成し、デジタルワークステーションで画像再構成が行われ、表示されるまで続きます。画像再構成には、複雑な数学アルゴリズムと事前データが組み込まれています。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

電流自体は、マルチプレクサを用いて電極間で切り替えられる単一の電流源、または各電極に1つずつ設けられ、それぞれがデジタル-アナログ変換器によって制御される電圧-電流変換器のシステムを使用して印加されます。測定は、電極間で多重化された単一の電圧測定回路、または各電極ごとに独立した回路によって行われます。初期のEITシステムでは、交流電圧をアナログ復調回路を使用して直流レベルに変換し、その後アナログ-デジタル変換器に通していました。新しいシステムでは、交流信号を直接デジタルに変換してからデジタル復調を行います。一部のEITシステムは、複数の周波数で動作し、電極電圧の振幅と位相の両方を測定できます。測定された電圧はコンピュータに送られ、画像の再構成と表示が行われます。電流（または電圧）パターンの選択は、信号対雑音比に大きな影響を与えます。すべての電極から同時に電流を供給できるデバイス（ACT3 [ 20 ]など）を使用すると、最適な電流パターンを適応的に決定できます。[ 21 ]

画像をリアルタイムで表示する場合、典型的なアプローチは、順問題線形化の何らかの形式の正則化逆問題[ 22 ]または D バー法などの直接再構成法の高速バージョンを適用することである。[ 23 ]医療環境で使用されるほとんどの実用的なシステムは、差分画像を生成する。つまり、2 つの時点間の電圧の差に正則化逆問題を左乗算して、誘電率画像と導電率画像間のおおよその差を計算する。別のアプローチは、身体の有限要素モデルを構築し、測定データに適合するように導電率を調整することである（たとえば、Levenberg–Marquardt アルゴリズムの変形を使用）。これは、身体の形状と電極の位置に関する正確な知識が必要となるため、より困難である。

電気インピーダンスの基礎研究の多くは、1980年代からレンセラー工科大学で行われました。[ 3 ] [ 17 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]

絶対EITアプローチは、静止画像、すなわち関心のある身体部位の解剖学的構造の2次元表現のデジタル再構成を目的としています。前述のように、コンピュータ断層撮影の線形X線とは異なり、電流は抵抗率が最も低い経路に沿って3次元的に移動するため、印加された電流の一部が失われます（横断面を通る血流などによるインピーダンス伝達）。[ 3 ] [ 18 ] [ 19 ]これが絶対EITにおける画像再構成が非常に複雑な理由の1つです。通常、2次元平面に投影された3次元領域の画像再構成には複数の解法があるためです。[ 4 ] [ 18 ]もう1つの難しさは、電極の数と各電極での測定精度を考えると、定義されたサイズよりも大きな物体しか区別できないことです。[ 26 ] [ 27 ]

絶対EITにおけるさらなる困難は、電極の導電性の個人内および個人内差によって生じ、それに伴う画像の歪みやアーティファクトが生じる。また、関心対象の体の部位が正確に丸いことはめったになく、胸郭の形状など個人間の解剖学的構造は異なり、個々の電極間隔に影響を与えることにも留意する必要がある。[ 28 ]年齢、身長、性別の典型的な解剖学的構造を考慮した事前データがあれば、アーティファクトや画像の歪みに対する感度を軽減できる。[ 29 ]アクティブ表面電極を使用するなどして信号対雑音比を改善すれば、画像エラーがさらに低減する。[ 30 ] [ 31 ]アクティブ電極を備えた最新のEITシステムの中には、追加チャネルを介して電極の性能を監視し、皮膚との接触が不十分な場合は測定値から除​​外することで補正できるものもある。電極と皮膚の接触の問題に対するもう1つの潜在的な解決策は、皮膚との直接接触の代わりに電圧励起と容量結合を使用する非接触EIT技術である。[ 32 ]容量結合電極は患者にとってより快適であるが、全ての電極に対して一定かつ等しい結合容量を維持することは困難である。[ 33 ]

時間差EITは、線形導電率変化に関連する2つ以上の生理学的状態間で同一個体の測定値を記録することで、これらの問題のほとんどを回避する。このアプローチの最も優れた例の1つは、呼吸中の肺組織である。これは、吸気と呼気の間の線形導電率変化によるもので、これは各呼吸サイクル中の絶縁空気の含有量の変化によって引き起こされる。[ 2 ]これにより、呼吸サイクル中に取得された記録測定値のデジタル減算が可能になり、肺換気の機能画像が得られる。大きな利点の1つは、記録電極の1つが他の電極よりも導電性が低い場合でも、測定値間の導電率の相対的な変化が比較可能であるため、ほとんどのアーティファクトと画像歪みが低減される点である。[ 7 ]しかし、事前データセットまたはメッシュを差分EITに組み込むことは、体重、身長、性別、その他の個人要因に依存する最も可能性の高い臓器形態に画像を投影するために依然として有用である。[ 29 ]

オープンソースプロジェクト EIDORS [ 34 ]は、GNU GPLライセンスの下で、データ再構成と表示のため のプログラム群（Matlab / GNU Octaveで記述）を提供しています。非線形EIT再構成のための直接非線形Dバー法[ 35 ]は、[2]でMatlabコードとして入手可能です。

オープンイノベーションEIT研究イニシアチブ[ 36 ]は、電気インピーダンス・トモグラフィー（EIT）全般の開発を促進し、最終的には臨床導入を加速することを目的としています。プラグアンドプレイ式のEITハードウェアとソフトウェアのパッケージは、2018年までスイストム社から提供されていました。[ 37 ]

プロパティ

他のほとんどの断層撮影技術とは異なり、EITはいかなる種類の電離放射線も使用しません。EITで一般的に適用される電流は比較的小さく、有意な神経刺激を引き起こす閾値を確実に下回っています。交流電流の周波数は体内で電解効果を引き起こさないほど高く、消費される抵抗電力は十分に小さく、体全体に拡散するため、体温調節系によって容易に処理されます。これらの特性により、EITはヒトにおいて、例えば集中治療室（ICU）における人工呼吸器の使用中など、継続的に適用することが可能です。EITの実施に必要な機器は従来の断層撮影よりもはるかに小型で低コストであるため、EITはベッドサイドで肺換気をリアルタイムで連続的に可視化することが可能です。従来の断層撮影と比較したEITの最大の欠点は、最大空間解像度が低いことです（CTやMRIの1mmに対して、EITでは電極アレイの直径の約15%）。しかし、16個の電極ではなく32個の電極を使用することで解像度を向上させることができます。[ 2 ] [ 4 ] [ 7 ] [ 20 ]アクティブ表面電極を備えたEITシステムを構築することで、画像品質をさらに向上させることができ、ケーブルの長さや取り扱いに伴う信号損失、アーティファクト、干渉を大幅に低減できます。[ 30 ] [ 31 ] 空間分解能とは対照的に、EITの時間分解能（0.1ミリ秒）はCTやMRI（0.1秒）よりもはるかに高いです。[ 8 ]

アプリケーション

肺（a-EIT、td-EIT）

EITは、肺組織の抵抗率が胸部のほとんどの他の軟部組織の5倍も高いため、肺機能のモニタリングに特に有用である。このため、肺の絶対コントラストが高くなる。さらに、肺の抵抗率は吸気と呼気の間で数倍増減するため、機械的人工呼吸器は人工呼吸器関連肺障害（VALI）を引き起こすことが多いため、換気のモニタリングが現在EITの最も有望な臨床応用となっている。肺イメージングにおけるEITの実現可能性は、1990年にレンセラー工科大学でNOSERアルゴリズムを用いて初めて実証された。[ 22 ]時間差EITは、従属肺領域と非従属肺領域間の肺容積分布の変化を解明し、重篤な病気や麻酔中の患者に肺保護換気を提供するための人工呼吸器設定の調整を支援することができる。[ 38 ]

EIT研究のほとんどは、時間差EIT（td-EIT）によって得られる情報を用いた局所肺機能のモニタリングに焦点を当ててきました。しかし、絶対EIT（a-EIT）も肺画像診断において臨床的に有用なツールとなる可能性があります。このアプローチにより、低抵抗領域に起因する肺疾患（例：血胸、胸水、無気肺、肺水腫）と高抵抗領域に起因する肺疾患（例：気胸、肺気腫）を直接区別することが可能になるからです。[ 7 ] [ 39 ]

生後10日の乳児の胸部に貼り付けられた粘着電極[ 40 ]
EIT再構成（左）と6回の呼吸にわたるインピーダンスの変化。[ 40 ]データは[ 41 ]から入手可能である。

上の画像は、胸部に 16 個の粘着電極を貼り付けて正常に呼吸している生後 10 日の赤ちゃんの EIT 検査を示しています。

絶対インピーダンス測定から画像を再構成するには、単純化した仮定では大きな再構成アーティファクトが生じるため、身体の正確な寸法と形状、および正確な電極の位置を考慮する必要がある。[ 28 ]絶対EITの側面を評価する初期研究は発表されているが、この研究分野はまだ臨床使用に適した成熟レベルに達していない。

対照的に、時間差EITは、換気または呼気終末肺容量の変化によって引き起こされる可能性のある相対的なインピーダンス変化を決定します。これらの相対的な変化は、通常、呼気終末時の胸郭内インピーダンス分布によって定義されるベースラインレベルを参照します。[ 7 ] 時間差EIT画像は、ベッドサイドで連続的に生成できます。これらの特性により、酸素化またはCO 2除去を改善する必要がある場合や、機械的人工呼吸器患者のガス分布をより均一にするための治療変更が意図されている場合、局所肺機能モニタリングが特に有用になります。EIT肺イメージングは​​、人工呼吸器パラメータが変更されたときに、例えば従属肺領域と非従属肺領域間の肺容量の局所分布の変化を解明できます。したがって、EIT測定値は、各患者の肺保護換気を維持するために特定の人工呼吸器設定をガイドするために使用できます。[ 42 ]

EITはICUで応用できるだけでなく、自発呼吸のある患者を対象とした最初の研究で、さらに有望な応用が明らかになった。[ 43 ] EITの高い時間分解能により、肺機能検査で使用される一般的な動的パラメータ（1秒間の強制呼気量など）の局所的な評価が可能になる。[ 44 ]さらに、機能的EITデータと形態学的患者データ（CT画像やMRI画像など）を重ね合わせる特別に開発された画像融合法は、肺の病態生理学に関する包括的な洞察を得るために使用できる可能性があり、閉塞性肺疾患（ COPD、CFなど）の患者に役立つ可能性がある。[ 45 ]

暫定的なEIT装置や少量生産のシリーズモデルを用いた長年にわたる肺EIT研究を経て、Timpel MedicalのENLIGHT 2100、 DrägerのPulmoVista® 500、そしてSentecのLuMon EITという3つの市販肺EITシステムが医療技術市場に参入しました。これらのモデルは現在、集中治療室に設置されており、急性呼吸窮迫症候群（ARDS）患者の治療に関する意思決定プロセスの補助として既に活用されています。

集中治療室における市販のEITシステムの利用が拡大するにつれ、動物モデルから得られた有望なエビデンス（EIT誘導による肺リクルートメント、最適なPEEPレベルの選択、気胸の検出、人工呼吸器関連肺損傷（VALI）の予防など）がヒトにも当てはまるかどうかが明らかになるだろう。最近の研究では、集中治療室で人工呼吸器を装着している患者の15％が急性肺損傷（ALI）を発症し、それに伴い進行性の肺虚脱が起こり、死亡率は39％と高いことが報告されていることを考えると、これは非常に望ましいことである。[ 46 ]つい最近、EIT誘導による人工呼吸器とその結果に関する初の前向き動物実験により、呼吸メカニクス、ガス交換、人工呼吸器関連肺損傷の組織学的徴候に関して大きな利点が実証された。[ 47 ]

EIT測定は視覚情報（例えば、潮流量の地域分布）に加えて、他の有用な情報（例えば、重篤な病気の際の胸腔内ガス量の変化）を計算するために使用できる生データセットを提供しますが、そのようなパラメータは依然として慎重な評価と検証が必要です。[ 42 ]

胸部EITのもう一つの興味深い側面は、灌流の脈動信号を記録・フィルタリングできることです。このテーマについては有望な研究が発表されていますが、[ 48 ]この技術はまだ初期段階にあります。画期的な進歩があれば、局所血流と局所換気の両方を同時に可視化することが可能になり、臨床医は肺の換気と灌流の局所的な不均衡とそれに伴う低酸素血症によって引き起こされる生理的シャントを特定し、対処できるようになります。

乳房（MF-EIT）

EITは、乳がん検出におけるマンモグラフィーや磁気共鳴画像法（MRI）の代替・補完技術として、乳房画像診断の分野で研究されています。マンモグラフィー[ 49 ]およびMRI [ 50 ]の特異度の低さは、スクリーニングにおける偽陽性率が比較的高いことにつながっており、患者の負担が大きく、医療体制にも大きな負担がかかります。既存の方法には、マンモグラフィーにおける電離放射線や、乳房MRIで使用される造影剤であるガドリニウムの投与により腎機能低下患者に腎性全身性線維症（NSF）を誘発するリスクといった欠点があるため、この適応症に対する代替画像診断技術の開発が望まれています。[ 51 ]

文献によれば、正常な乳房組織と悪性乳房組織では電気的特性が異なることが示されており、[ 52 ]電気的特性の決定を通じて癌を検出するための準備が整っている。

非断層電気インピーダンスイメージングの初期の商業的開発はTスキャン装置であった[ 53 ]。これはスクリーニングマンモグラフィの補助として使用することで感度と特異度を向上させることが報告された。米国食品医薬品局（FDA）に提出された報告書には、504人の被験者を対象とした研究が記載されており、マンモグラフィの感度は82%、Tスキャン単独では62%、両者の併用では88%であった。特異度はマンモグラフィで39%、Tスキャン単独では47%、両者の併用では51%であった[ 54 ] 。

世界中の複数の研究グループがこの技術の開発に積極的に取り組んでいます。周波数スイープは、EITを用いた乳がん検出に効果的な技術であると考えられます。[ 55 ]

米国特許 US 8,200,309 B2 は、磁気共鳴マンモグラフィーでガドリニウムキレート増強を使用する必要のない、臨床的に許容可能な構成で電気インピーダンススキャンと磁気共鳴低周波電流密度イメージングを組み合わせています。

子宮頸部（MF-EIT）

ブライアン・H・ブラウン教授は、シェフィールドで最初のEITシステムの開発における先駆的な役割[ 8 ]に加えて、現在はMF-EITに基づく電気インピーダンス分光計の研究開発に取り組んでいます。2000年にブラウンが発表した研究によると、MF-EITはパップスメアによる子宮頸部上皮内腫瘍形成（CIN）のグレード2と3を感度と特異度それぞれ92％で予測できます。[ 56 ]子宮頸部のMF-EITがパップスメアの補助として導入されるか、代替として導入されるかはまだ決まっていません。ブラウンは、分光計（ZedScan I）を販売するZilico Limitedの学術的創設者です。このデバイスは、2013年に通知機関からEC認証を受け、現在、英国の多くのクリニックや世界中の医療システムに導入されています。

脳（a-EIT、td-EIT、mf-EIT）

EITは、脳虚血、脳出血[ 57 ]、および神経細胞の腫脹によるインピーダンス変化、すなわち脳低酸素症および低血糖に関連するその他の形態学的病理の検出とモニタリングを可能にする脳イメージングの基礎として提案されている。

EITの最大空間分解能は電極アレイ直径の約15%であり、脳CTやMRIの分解能（約1ミリメートル）よりも大幅に低いものの、EITの時間分解能はCTやMRIよりもはるかに高く（0.1秒に対して0.1ミリ秒）、CTやMRIよりも優れています。[ 8 ]このことから、EITは集中治療室での正常な脳機能や神経活動のモニタリングや、遠隔測定記録によるてんかん焦点の局在化のための術前診断にも興味深いものとなっています。[ 8 ]

ホルダーは1992年、表面電極測定によって頭蓋を通して非侵襲的に脳内インピーダンスの変化を検出できることを実証しました。実験的脳卒中または発作の動物モデルでは、それぞれ最大100%および10%のインピーダンス増加が見られました。より最近のEITシステムでは、隣接しない駆動電極から交流電流を印加するオプションが提供されています。現在、脳EITは臨床現場で採用できるほど成熟していませんが、脳卒中とてんかんを対象とした臨床研究が進行中です。[ 8 ]

この用途では、EITは頭蓋骨上に約100Hz未満の低周波電流を流すことに依存します。これは、この周波数ではニューロンが静止状態にある間、これらの電流は細胞外空間に留まり、ニューロン内の細胞内空間に入ることができないためです。しかし、ニューロンが活動電位を発生するか、脱分極しようとすると、それを防ぐ膜抵抗が80分の1に減少します。これが多数のニューロンで起こると、約0.06～1.7%の抵抗率の変化が生じます。これらの抵抗率の変化は、多数のニューロンにわたる一貫したニューロン活動を検出し、神経脳活動の断層画像化を行う手段となります。

残念ながら、このような変化は検出可能ではあるものの、「信頼性の高い画像を生成するには小さすぎる」。[ 58 ]この技術をこの適応症に使用できるかどうかは、信号処理や記録の改善にかかっている。[ 58 ]

2011年6月に報告された研究では、麻酔薬注入後の脳活動の変化を画像化するために、機能的電気インピーダンス断層撮影法（fEITER）が用いられたことが報告されています。この技術の利点の一つは、必要な機器が小型で持ち運びが容易なため、手術室における麻酔深度のモニタリングに使用できることです。[ 9 ]

灌流（td-EIT）

血液は比較的高い導電率を有するため、導電率の低い組織や臓器における灌流の機能的イメージング、例えば局所的な肺灌流の可視化などに用いることができる。[ 4 ] [ 59 ]このアプローチの背景にあるのは、特に造影剤として生理食塩水を注入する場合、収縮期と拡張期の間の血管の充填の違いに応じて脈動組織インピーダンスが変化するということである。[ 48 ]

スポーツ医学 / ホームケア（a-EIT、td-EIT）

電気インピーダンス測定は、抽象的なパラメータ、すなわち視覚情報以外の情報を算出するためにも用いられる。近年のEIT技術の進歩と、健康な個人における局所パラメータではなく全体パラメータの記録に必要な電極数の減少は、スポーツ医学や在宅ケアにおけるVO2や動脈血圧などの非侵襲的な測定に利用可能である 。[ 48 ]

商用システム

a-EITとtd-EIT

医療用EITシステムは最近まで広く使用されていませんでしたが、いくつかの医療機器メーカーが大学の研究グループで開発された肺画像システムの商用バージョンを供給しています。最初のシステムの1つはMaltron International [ 60 ]によって製造され、16個の電極を備えたSheffield Mark 3.5システムを販売しています。同様のシステムには、ドイツのゲッティンゲン大学で開発されCareFusionを通じて販売されているGoe MF IIシステム（16個の電極）、Sentec LuMonシステム（32個の電極 - 成人および新生児/乳児用ベルト）、サンパウロ大学医学部とサンパウロ大学工科大学で開発されTimpel SAによって販売されているEnlight 1800（成人用再利用可能ベルト - 32個の電極、小児用再利用可能ベルト - 24個の電極、新生児用使い捨てベルト - 16個の電極）があります。SentecとTimpelは両方ともFDA認可の電気インピーダンス断層撮影装置です。センテック社のLuMonシステムは、自発呼吸のある患者向けにFDA承認を取得しており、早産児用のベルトサイズも用意されています。これらのシステムは通常、医療安全法に準拠しており、主に病院の臨床研究グループ、特に集中治療室で使用されています。

集中治療環境における日常的な臨床使用のために設計された肺機能モニタリング用の最初のEIT装置は、2011年にドレーゲルメディカル社から発売されたPulmoVista® 500（16電極システム）である。[ 61 ]

センテック ルモン

SentecのEITへの関与は、2018年のSwisstom買収と、それに続くLuMon EITシステムの開発に始まります。位置追跡センサーを内蔵した非粘着性の布製ベルトには、胸部に交流電流を流し、その結果生じる電圧を測定する32個の電極が内蔵されています。測定値は局所画像とパラメータに変換され、臨床医が肺リクルートメントの変化を評価し、人工呼吸器戦略を個別化し、積極的に介入するのに役立ちます。

LuMonは、EUが資金提供する多施設CRADLプロジェクトを含む、新生児および成人の集中治療における様々な国際研究プロジェクトで利用されており、200人以上の未熟児を対象に最大72時間にわたる安全性と実現可能性が実証されています。[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]

ティンペルメディカル

人工呼吸器の新しい戦略は、2002年から2008年にかけてサンパウロ大学の呼吸器科医であるマルセロ・アマト医学博士が主導した研究プロジェクトを通じて開発され始めました。これらの新しい換気戦略により、換気のリアルタイム可視化とベッドサイドでの治療の個別化を可能にする革新の必要性が高まりました。この目的を念頭に置いて、 2004年にTimpelが設立されました。同年、アマト博士と彼のチームは「局所肺換気の不均衡：電気インピーダンス断層撮影の検証研究」[ 65 ]という記事を有名なATSジャーナル（American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine、別名Blue Journal）に発表しました。これは旅の始まりに過ぎませんでした。アマトの研究チームは、2004年から2023年までにEITに関する30以上の記事を発表しました。 EIT に対する関心の高さと、この技術がベッドサイドにもたらす価値から、世界中の研究者がエビデンスの蓄積に貢献し、2022 年までに 250 件を超える査読済み論文が出版される予定です。Timpel の名前は、この技術 (Electric Impedance Tomography) を逆に書いたものに由来しています。El は電気、Imp はインピーダンス、T はトモグラフィーです。Timpel は、EIT を肺保護戦略のための貴重な補助ツールにして、ベッドサイドで重篤な患者を治療する次世代の方法論に貢献することに熱意と意欲を持っています。Timpel の ENLIGHT は電気インピーダンス トモグラフィー装置であり、各患者のケアは肺疾患に基づいて個別化されます。ENLIGHT により、臨床医は移送のリスクを追加することなく、ベッドサイドで換気疾患プロファイルをリアルタイムで確認できます。

MF-EIT

多周波EIT（MF-EIT）または電気インピーダンス分光法（EIS）システムは、通常、前癌病変または癌などの異常組織を検出または位置付けるように設計されている。Impedance Medical Technologiesは、モスクワのロシア科学アカデミー無線工学電子工学研究所の設計に基づいて、特に乳癌の検出を目的としたシステムを製造している。[ 66 ] テキサスに拠点を置くMirabel Medical Systems, Inc.は、乳癌の非侵襲的検出用に同様のソリューションを開発しており、T-Scan 2000EDを提供している。Zilico Limitedは、子宮頸部上皮内腫瘍の位置特定/診断を支援する医療機器として、ZedScan Iという電気インピーダンス分光器を販売している。 [ 56 ] この機器は2013年にEC認証を取得したばかりである。

V5R

V5R [ 67 ]は、電圧-電圧測定技術に基づく高性能装置で、プロセス制御の改善を目的として設計されています。V5R の高いフレームレート（1秒あたり650フレーム以上）により、急速に変化するプロセスや動的な流動状態の監視が可能です。V5R から得られるデータは、複雑な多相プロセスの流動プロファイルを決定するために使用でき、エンジニアは層流、プラグ流、その他の重要な流動状態を区別することで、より深い理解とプロセス制御の改善を実現できます。

濃度測定に使用する場合、広範囲の位相比にわたって完全なインピーダンスを測定できるため、v5r は他のデバイスと比較して、より広い導電率範囲にわたってかなりの精度を実現できます。

参照

参考文献

  1. ^ Adler A (2010-11-03),人間の胸郭モデルにおけるEIT電流の流れのモデリング, 2024-12-31取得
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