Elektrische Impedanztomographie
Synonym: Elektrische Impedanztomografie
Englisch: electric impedance tomography
Definition
Die elektrische Impedanztomographie, kurz EIT, ist eine Messmethode, mit der Änderungen des elektrischen Widerstands (Impedanz) in verschiedenen Geweben mithilfe von Elektroden an der Körperoberfläche abgeleitet und durch ein Computersystem grafisch dargestellt werden können.
Hintergrund
Die EIT kann beispielsweise für eine Funktionsanalyse der Lungen angewendet werden. Die Messmethode ist aufgrund der angewendeten Technik frei von ionisierender Strahlung. Zudem bietet sie im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren wie CT oder MRT erhebliche Zeitvorteile in der Vorbereitung und Durchführung sowie Kostenersparnisse.
Grundlagen
Die EIT bietet eine geringere räumliche Auflösung (32 x 32 Pixel) als andere, etablierte bildgebende Verfahren (z.B. CT 512 x 512 Pixel). Im Gegenzug hat die EIT jedoch die höchste zeitliche Auflösung, die aktuell bettseitig bereitgestellt werden kann.
Die häufigste Anwendung findet die elektrische Impedanztomographie am Thorax des Patienten zur Darstellung der Ventilationsverhältnisse der Lungen. Hier lassen sich besonders gut Impedanzänderungen ableiten, da sich die Belüftungsverhältnisse der Lunge mit der Atmung regelmäßig ändern. Je größer der Luftgehalt der Lunge ist, desto größer ist auch der elektrische Widerstand (Bioimpedanz).
Der Patient benötigt zur Messung mittels EIT einen zirkulär um den Körper angebrachten Elektrodengürtel mit standardmäßig entweder 16 oder 32 Messelektroden. Durch die Anordnung in Gürtelform wird sichergestellt, dass die Elektroden immer den gleichen Abstand zueinander haben (ca. 3 cm). Die Höhe des Elektrodengürtels am Thorax entscheidet über die dargestellte transversale Ebene der Ableitung. Die empfohlene Höhe zur Anlage des Brustgürtels befindet sich zwischen dem 4. und 6. ICR.
Über die 16 (bzw. 32) Elektroden werden Paare gebildet, die jeweils einen geringen Wechselstrom in den Thorax einspeisen. Die ankommende Spannung wird von allen restlichen Elektroden an ihrer jeweiligen Lokalisation gemessen. In diesem Prinzip rotiert die Stromeinspeisung und die korrelierende Messung einmal zirkulär um den gesamten Thorax. Aus den 13 zusammengeschalteten Elektrodenpaaren und 16 Einzelelektroden ergeben sich somit 208 Spannungsmessungen (13 x 16 = 208). Diese 208 Spannungsmessungen werden von manchen Herstellern als "frame" bezeichnet. Mittels komplexer Rekonstruktionsalgorithmen können hieraus die Impedanzänderungen lokal zugeordnet werden und die regionale Ventilation grafisch dargestellt werden. Je nach Hersteller werden die Lungenareale nach Grad der lokalen Ventilation farblich verschieden dargestellt.
Indikationen
- Invasiv beatmete Patienten -> Messung in Rücken-, Seiten- und Bauchlage möglich
- Akute und chronische Lungenerkrankungen zur Bestimmung der Ventilationsverhältnisse
In klinischen Studien wird die EIT auch bei Kindern und Neugeborenen eingesetzt. Ferner wird ihr Einsatz unter anderem zur Erkennung eines Pneumothorax erprobt.
Kontraindikationen
- Übermäßige Bewegung z.B. bei Agitiertheit
- Instabiler Thorax
- Offene Thoraxverletzungen,
- Großflächige Verbrennungen oder Wunden im Bereich des Thorax
- BMI > 50
- Metallische Implantate in Nähe des Elektrodengürtels
- Aktive kardiopulmonale Reanimation mit Defibrillation
- Anwendungszeit > 24 h
EIT-spezifische Indexwerte
Verschiedene numerische Indexwerte dienen neben der grafischen Darstellung einer besseren Quantifizierbarkeit der erhobenen Messungen. Sie bilden die Grundlage für die Definition von Schwellenwerten, Grenzwerten und Zielbereichen. Durch Erhebung der Messwerte lassen sich im zeitlichen Verlauf Trends bzw. Kurven ableiten und eine gute Dokumentation sicherstellen.
- Endexspiratorische Lungenimpedanz (EELI): Elektrischer Widerstand der Lunge am Ende der Ausatmung
- Region of Interest (ROI): Benutzerdefinierter Bereich von Interesse innerhalb des EIT-Bilds → Meist Aufteilung des Bildes in 4 Quadranten
- Center of Ventilation (CoV): ventral-dorsale Ventilationsverteilung
- Global Inhomogeneity Index (GI-Index): Maß für die Inhomogenität der Verteilung von Luft im dargestellten Lungenabschnitt
Ausblick
Die elektrische Impedanztomographie wird in der klinischen Praxis zunehmend angewendet. Die Haupteinsatzgebiete dieses bildgebenden Verfahrens sind aufgrund der spezifischen Fragestellungen IMC und Intensivmedizin. Inzwischen sind viele hunderte Studien und Arbeiten zum Einsatz von EIT erschienen, welche die Vorteile aber auch die Schwächen darstellen. Ein flächendeckender Einsatz der Bildgebung blieb bislang (Stand 2021) jedoch aus.