Alternativas de proyecto e implementación de circuitos y de programas de reconstrucción tendientes a un tomografo por impedancia electrica para la presentación compacta del estado edemático de cortes torácicos en tiempo real

Abstract

La tomografía por Impedancia Eléctrica es una técnica que permite estimar la distribución de conductividad dentro de un cuerpo en base a medidas en la superficie. Para alcanzar esta estimación se colocan electrodos en el cuerpo por los cuales se inyecta corriente y se miden diferencias de tensión. Con estas tensiones se llega a la distribución de conductividad mediante lo que se llama reconstrucción. El resultado es un corte tomográfico en donde los diferentes valores de conductividad son representados mediante diferentes colores. El núcleo de ingeniería biomédica de la Universidad de la República ha trabajado en esta técnica desde hace más de una década, llegando a un prototipo funcional denominado IMPETOM. Este prototipo fue muy valioso al momento de su culminación, pero para continuar con la línea de investigación era necesario realizar un rediseño. El objetivo de esta tesis es el diseño de un prototipo funcional de tomógrafo que permita, en tiempo real, el seguimiento de las funciones pulmonares y de las lesiones pulmonares agudas. El diseño propuesto cuenta con 16 electrodos que se colocan en una hilera, utilizando una cinta con velcro, sobre el tórax del paciente. Se inyecta corriente a una frecuencia de entre 20kHz y 100kHz mediante el método de electrodos adyacentes. Se utiliza demodulación digital para obtener los valores de tensión y pasar el vector de medidas a la PC donde se encuentra el software que realiza la reconstrucción. La reconstrucción de imágenes en la Tomografía por Impedancia Eléctrica es un problema inverso mal condicionado, por lo que pequeños errores y ruidos que se agreguen a las medidas provocan errores arbitrariamente grandes en la conductividad reconstruida. Para contrarrestar este mal condicionamiento nuestro diseño incluye la regularización del problema y el agregado de información a priori que garantiza que la reconstrucción esté dentro de un conjunto de soluciones esperadas. Existen varios métodos de regularización, la mayoría de los cuales limitan las soluciones a distribuciones regulares, mientras que otros métodos permiten que haya discontinuidades y saltos en la conductividad. En esta tesis se analizan y comparan varios de estos métodos y se determina cuál es el más adecuado para utilizar en el nuevo prototipo. Para la comparación se utilizaron datos simulados y datos reales tomados con el primer prototipo de IMPETOM.