Elektrische Impedanztomografie mittels Relaxationsmessungen im Zeitbereich

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Steffen Leonhardt; Professor Dr. Uwe Pliquett
• Fachliche Zuordnung: Biomedizinische Systemtechnik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513610228

Die elektrische Impedanztomographie (EIT) ist ein funktionelles Echtzeit-Bildgebungsverfahren, das ohne ionisierende Strahlung oder starke Magnetfelder auskommt und sich für bettseitige und auch mobile Anwendungen eignet. Die meisten Systeme auf dem Markt verwenden Einzelfrequenzmessungen und können gut zwischen Materialien mit sehr unterschiedlicher Impedanz (Luft, Gewebe) unterscheiden. Die aktuelle Forschung konzentriert sich auf Multifrequenzsysteme, die auch eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Geweben ermöglichen. Bisherige Ansätze zur Mehrfrequenzmessung können nur bei wenigen Einzelfrequenzen messen (Multi-Sinus) oder haben eine niedrige Bildrate (Step-Sinus). Als elegante Alternative zum Umgehen dieser Einschränkungen kommt die Messung im Zeitbereich, speziell die Relaxationsspektroskopie, in Betracht. Unter Verwendung eines breitbandigen Anregungssignals können beliebig viele Zeitpunkte bzw. Frequenzen gleichzeitig gemessen werden. Für die Multifrequenz-EIT bedeutet dies, dass die Bildrate weiter erhöht werden kann, um schnelle physiologische Prozesse besser zu visualisieren. Es ist auch möglich, Umfang und Anzahl der erfassten Frequenzen für eine bessere Gewebedifferenzierung anzupassen. In Kombination mit einer nicht äquidistanten Abtastung kann die Datenmenge bei Relaxationsmessungen erheblich reduziert werden. Bei hohen EIT-Bildraten, mehreren Abtastpunkten bei jedem Relaxationsvorgang und einer großen Anzahl von Elektroden wird die zu übertragende und zu verarbeitende Datenmenge immer mehr zum Engpass. Hier kann die nicht äquidistante Abtastung neue Maßstäbe setzen. Die Relaxationsspektroskopie kann mit einem Minimum an Hardware realisiert werden, was auch einen kleineren Formfaktor des Gerätes bedeutet. Damit ist es möglich, kritische Komponenten der Messtechnik direkt in die Elektroden zu integrieren und nur digitale Signale an eine Steuereinheit zu übertragen. Dadurch würden einerseits lange Messleitungen als Störfaktor wegfallen, andererseits wären durch den kurzen Anschluss der Messtechnik höhere Frequenzbereiche möglich, was auch zu einer besseren Gewebecharakterisierung führt. Um diese Potenziale für EIT nutzbar zu machen, müssen jedoch wichtige Grundlagen erforscht werden. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, eine theoretische und praktische Grundlage für EIT-Messungen im Zeitbereich zu schaffen und damit das Anwendungsspektrum von EIT durch die Vorteile der Zeitbereichsmessung wesentlich zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen