ValidEIT - Validation of regional lung perfusion based on electrical impedance tomography (EIT) by computed tomography (CT) and invasive flow measurement (Swan-Ganz catheter)

ValidEIT - 通过计算机断层扫描 (CT) 和有创流量测量(Swan-Ganz 导管)基于电阻抗断层扫描 (EIT) 验证区域肺灌注

基本信息

项目摘要

Electrical impedance tomography (EIT) is a non-invasive imaging technique that is successfully used in intensive care medicine for the continuous bed-side monitoring of regional lung ventilation in mechanically ventilated patients. However, since gas exchange only takes place in both adequately ventilated and perfused lung regions, it would be highly desirable to additionally determine regional lung perfusion using EIT. That way, completely new approaches to optimizing ventilation therapy would be conceivable.Regional lung ventilation using EIT is determined based on the ventilation-related signal (VRS) which is caused by respiratory activity. In addition, a pulsatile cardiac-related signal (CRS) can be observed in EIT measurements. However, its exact origin has not yet been conclusively clarified. It is assumed that the CRS in the lung area does - at least partially - result from pulsatile volume changes of the microvascular bed, which would imply a direct connection to regional lung perfusion. Hence, the aim of this research project is to investigate the physiological origin of CRS in order to enable a non-invasive estimation of regional lung perfusion using EIT. In an animal trial, the EIT perfusion estimate from the CRS shall be compared with computed tomography perfusion scans (CT-P) serving as an established reference procedure. Lung perfusion will be modulated regionally and globally by the placement of a balloon catheter at different levels of the pulmonary vascular tree as well as by drug intervention. In addition, a complex finite element model (FEM) of the thorax will be developed in order to perform an isolated investigation of the influences of various factors (conductivity changes, geometric shifts, flow velocities) on the CRS. Model- and signal-based approaches are used to estimate regional lung perfusion. Based on the data of the FEM simulations, deterministic and stochastic CRS models are developed, which are validated on the data of the animal trial. Furthermore, blind and semi-blind source separation as well as deconvolution techniques will be used to analyze the signal origin of the CRS.
电阻抗断层扫描(EIT)是一种非侵入性成像技术,在重症监护医学中成功使用了机械通风患者的区域肺通风的连续床侧监测。但是,由于气体交换仅发生在充分通风和灌注肺区域,因此非常需要使用EIT来确定区域肺部灌注。这样,可以想到全新的优化通风疗法的方法。使用EIT进行区域肺通风是根据由通气相关的信号(VRS)确定的,该信号(VRS)是由呼吸活动引起的。另外,在EIT测量中可以观察到脉冲性心脏相关信号(CRS)。但是,其确切的起源尚未得到最终澄清。假定肺部区域的CRS至少部分是由于微血管床的脉冲体积变化引起的,这意味着与区域肺灌注的直接连接。因此,该研究项目的目的是研究CRS的生理起源,以便对使用EIT进行无创估计区域肺灌注。在动物试验中,应将CRS的EIT灌注估计与计算机断层扫描扫描(CT-P)进行比较,该扫描(CT-P)用作已建立的参考程序。通过在不同水平的肺血管树以及药物干预下,将气球导管放置在区域和全球调节肺部灌注。此外,将开发胸腔的复杂有限元模型(FEM),以对各种因素(电导率变化,几何移位,流速)对CRS的影响进行孤立的研究。基于模型和信号的方法用于估计区域肺灌注。根据FEM模拟的数据,开发了确定性和随机CRS模型,这些模型已在动物试验的数据中进行了验证。此外,将使用盲和半盲源分离以及反卷积技术来分析CRS的信号起源。

项目成果

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