作者：吴小明 董秀珍 秦明新 尤富生 付峰 刘锐岗 史学涛
【关键词】 电阻抗
关键词: 电阻抗;电极;胸;肺;体层摄影术，X线计算机
摘 要:目的 由铜构建的32测量电极，安置于人体胸部，观察肺呼吸时胸部电阻率的变化情况. 方法 用铜片制成32电极，固定于成年健康男性胸部进行测量，用等位线反投影算法对数据进行图像重构计算. 结果 获得了胸部电阻率在肺呼吸时的变化图像，图像显示肺在呼吸前后，肺部区域电阻率变化最为明显. 结论 用铜实现的电极系统可以进行电阻抗断层成像（EIT），而且EIT功能成像的特点也得到了进一步证实.
Keywords:electric impedance;electrode;thorax;lung;to-mography，X-ray computed
Abstract:AIM To construct a thoracic electrical impedance tomography（EIT）measurement system which is based on32-electrode made of Copper，and to explore the correlation between thoracic resistivity change and volume of air breathed.METHODS In vivo measurement of the impedance of healthy adult thorax was made under dynamic conditions.The dynamic images about the resistivity of tho-rax changes were reconstructed by means of backprojecting algorithm.RESULTS Several images of thoracic resistivity variations during lung ventilation were obtained，which showed the regions of high corresponding to the two lungs.CONCLUSION Suitability of this electrode system has been demonstrated and the ability of function imaging of EIT has been corroborated as well.
0 引言
目前在体测量中一般选用Ag/AgCl电极［1-3］ ，虽然其动态性能较好，但氯化银层易脱落，造成测量误差，且氯化银不稳定，见光易分解，不易加工.我们选用比较稳定的铜制作测量电极系统，并对人体胸部进行了电阻抗动态成像，以初步探讨铜在EIT测量系统中的应用价值以及胸部电阻率的变化同肺呼吸之间的关系.
1 材料和方法
1.1 铜电极系统制备 将0.04mm厚铜片加工成2.5cm×1.5cm的电极片共32个，每个电极片上焊两根引线，分别作为驱动线和测量线.置于前胸和后背附近的电极背面粘上2.5cm×1.5cm×2.5cm泡沫塑料衬片，置于两腋下附近的电极背面粘上2.5cm×1.5cm×1.5cm泡沫塑料衬片，用以增强弹性、减小电极与皮肤的接触阻抗.将衬片上粘上尼龙搭扣，每个电极块利用尼龙搭扣均匀粘在一腰带内侧，可根据不同胸围对电极位置进行调整，使之均匀分布于胸部周围.驱动线和测量线均采用38芯屏蔽电缆.接头为DB37.
1.2 胸部电阻抗断层成像测量系统 测量系统主要由自制铜电极系统、电阻抗断层成像系统、PC机组成，其中电阻抗断层成像系统采用本校生物医学工程系研制的电阻抗断层成像系统.
1.3 胸部电阻抗成像对象和方法 5名健康成年男子，平静站立，清洗电极后擦干，用生理盐水涂抹每个电极表面以增强其导电性.将电极腰带束于胸部，高度与乳突平齐.分别在呼气末相和吸气末相时闭气并采集数据.系统采用电流驱动测量电压的方法，驱动电流为2.688mA，46.875kHz的交流电.设一对相邻电极对为驱动电极对，其余相邻电极对为测量电极对，照此法重复所有的电极对为一次数据采集周期.对每名受试者连续采集两次吸气末相、呼气末相的数据，所采集数据用等位线反投影算法重构胸部电阻率动态图像.该电极系统每次采集数据需进行464=［E（E-3）/2］次独立测量，持续时间为15s.
在对5名受试者进行的胸部动态电阻抗成像的结果中，有4名可明显观察到胸部电阻率最大变化区域分布在两肺部位（Fig1）.
设连续两次吸气末相或连续两次呼气末相中的前次为初始状态、后次为变化后状态时的成像结果.在5次成像结果中，均可看到图像中各部分灰度变化不明显，电阻率变化的分布比较均匀（Fig2，3）.
将电极腰带旋转约90°，设呼气末相为初始状态，吸气末相为变化后状态的成像结果（Fig4）
图1 －图4 略
3 讨论
在体测量研究中，Ag/AgCl电极往往是首选电极，因为其不易发生极化、半电池电位比较小而且稳定（+0.223V）［4］ .目前使用的Ag/AgCl电极，是用电解等方法在纯银表面生成一薄层氯化银而制成的，但薄层易脱落和受损，造成测量误差，而且氯化银见光易分解，不易长期保存.我们采用铜作为EIT电极材料制成了测量电极系统.铜的半电池电位为+0.337V［4］ ，较氯化银的半电池电位略高，但铜性能稳定，适宜于长期使用.利用该测量电极系统，成功地对人体胸部进行了动态EIT成像，从成像结果（Fig1）可以看到胸部电阻率的变化区域基本上都集中在双肺的部位，从（Fig2，3）可以看出，当前后两种状态接近或一致时，所得图像表现出电阻率变化比较均匀，证明Fig1所得结果确实反映的是因肺部呼吸而引起的电阻率变化.从Fig4可以看到，当电极旋转90°后，电阻率变化区域也同样旋转了90°，并且还是集中在双肺的部位，这再次证明Fig1所得结果.由此
可见，利用铜来实现EIT的测量电极系统是可行的.
该系统使用方便，略加调整即可满足不同胸围的测量.但由于铜具有极化电位，是影响电极电位的主要因素，所以在加工、处理铜电极时，应尽量做到一致性，以保持电极电位的对称和稳定.如何在EIT成像研究中降低铜电极电位对测量的不良影响，还有待于进一步的研究.
参考文献
［1］Harris ND，Suggett AJ，Barber DC，Brown BH.Applications of applied potential tomography（APT）in respiratory medicine ［J］.Clin Phys Physiol Meas，1987;8（A）:155-165.
［2］Eyuboglu BM，Brown BH，Barber DC，Seagar AD.Localisation of cardiac related impedance changes in the thorax ［J］.Clin Phys Physiol Meas，1987;8（Suppl A）:167-173.
［3］Webster JG.Electrical impedance tomography ［M］.Bristol，England:Adam Hilger，1990:185-186.
［4］Qi BY.Yixue Yiqi（Medical Instrumentation）［M］.Beijing:Gaodeng Jiaoyu Chubanshe（Higher Education Press），1990:53-54.