阻抗成像动态监护腹腔内出血的量化表征关键问题研究

现有技术对腹腔内出血过程无法进行动态监测，只有在出血量较大时通过体征或辅助检查才能确诊，导致丧失最佳抢救时机、危及伤病员生命。新型的生物电阻抗成像（EIT）技术具有无创和动态成像的优势，我们前期的开创性研究表明，EIT对腹腔内出血引起的阻抗变化能够进行定性和定位监测，但因临床对出血量、出血速度还缺乏金标准进行对照，EIT还存在对出血量等关键指标无法量化表征的难题。本研究以EIT监护成像中的定量方法为目标，以出血量、出血速度的量化表征为核心，采用建模与仿真方法，直接建立出血量与阻抗变化及成像结果的数值关系，有效解决无相应对照技术进行量化对比的难题；设计动物腹腔出血量可控的模型和人体胃充盈模型，进行EIT动态定量监护，探索EIT监护中量化表征关键指标的标定方法。从理论到实验对腹腔内出血的量化表征问题进行系统研究，将有效解决EIT定量监护的技术难题，为EIT无创图像监护的临床需求提供支撑。

在临床上，由外伤、手术等引起的腹腔脏器内出血，隐蔽性强、危险性高，目前缺乏有效监测技术，对患者生命有很大的威胁。新型的生物电阻抗成像（Electrical Impedance Tomography, EIT）技术具有无创和动态成像的优势， EIT对腹腔内出血引起的阻抗变化敏感，定性监测优势明显。在定量监测方面，因为针对出血量和出血速度目前还没有成熟技术及金标准进行量化对照，致使新型的阻抗成像技术对出血量和出血速度两个重要指标还无法进行对照并给出定量结果，限制了EIT在临床图像及功能监护方面的应用。本研究以腹腔内出血阻抗成像监护技术中的定量方法为主要研究目标，从理论到方法对腹腔内出血的量化表征问题进行系统研究，有重要临床价值和技术需求。研究内容如下：.1) 对腹腔出血引起体内阻抗变化及体表测量的理论分析、建模与仿真进行了研究。① 分析了腹腔内出血引起体内阻抗变化的理论模型；② 利用Comsol Multiphysics软件，对腹腔内出血进行了EIT仿真研究；③ 对CT图像的腹部实际边界提取、电极分布、FEM自动剖分进行了研究；.2) 选取了定量指标，研究了一维体表测量TRC和二维成像结果中定量信息提取方法。① 建立并优化了腹部3D脏器真实边界的内出血模型，研究了腹腔内出血引起的体内阻抗变化与体表测量的关系；② 实现了出血区域ROI的动态跟踪；③ 计算和比较了1D测量及2D成像ROI的各统计量；.3) 进行了量化指标的动物模型验证。① 对定量指标进行了优选，将TRC与现有EIT系统进行整合，搭建了具有实时计算TRC的定量监护平台；② 对腹部电极系统进行了优化，设计了适应不同腹围的电极均匀分布的电极带；③ 进行了小猪腹腔内肝出血模型的研究，证实了TRC与出血量的关系。.4) 进行了量化关系的人体胃充盈模型在体研究。① 建立了胃充盈的EIT监测方法；② 研究了TRC与胃充盈量的关系；③ 研究了ROI区域像素指标RI与胃充盈量的关系；④ 优化了在体量化表征的指标和方法；. 重要结果。建立了EIT监护中量化表征关键指标的提取方法；比较了TRC和RI指标，证实均可用于EIT定量监护；TRC和RI与测量系统融合，搭建的EIT监护平台可以实现定性、定位到定量的一体化监护。