The sensitivity in Electrical Impedance Tomography
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2013.55.107-117Keywords:
phantom, the first – fourth type sensitivity, conductivity zones method, Electrical Impedance Tomography, inverse problem, regularization, increment, accuracy of measurement, inhomogeneityAbstract
Introduction. The concept of sensitivity in Electrical Impedance Tomography is introduced (first – fourth type). The experimental researches measuring the voltages on the phantom outline are conducted on the created layout (for uniform cylindrical vessel with brine and placed inhomogeneities in a vessel).
The main part. The inverse problems are solved for simulated on PC phantom (the third type sensitivity) and from measured results (the fourth type sensitivity) by conductivity zones method using regularization by A. Tykhonov. The sensitivity to conductivity increasing of elements inside the phantom is significantly less than the sensitivity to resistance increasing. The results of measured voltages processing and the results of projection reconstruction (obtained from mathematical model and from measured results) are described.
Conclusions. The satisfactory agreements of reconstruction results between themselves and with mathematical and measured phantoms are shown.
References
Література
Brown B.H. Electrical Impedance Tomography / B.H. Brown, D.C. Barber // Clinical Physics and Physiological Measurement. – 1992. – vol.13. – Sappl. A, 207p.
Yorkey T. J. A comparison of impedance tomographic reconstruction algorithms / T.J. Yorkey, J.G. Webster // Clin. Phys. Physiol. Meas . – 1987. – vol. 8. – Suppl. A. – 55 p. vol. 8, Suppl. A, 55 p. [CrossRef]
Физика визуализации изображений в медицине: в 2-х томах. Пер. с англ. / Под ред. С. Уэбба. – М. : Мир, 1991.
Isaacson D. Electrical impedance tomography / M. Cheney, D. Isaacson, J.C. Newell // SIAM. Rev. – 1999. – Vol. 41. – No. 1. – р. 85–101. [CrossRef]
Электроимпедансная томография / Я. С. Пеккер, К. С. Бразовский, В. Ю. Усов, М.П. Плотников, О.С. Уманский. – Томск: ООО «Издательство научно-технической литературы», 2004. – 190с.
Tucker A. S. Biocompatible, High Precision, Wideband, Improved Howland Current Source With Lead-Lag Compensation / A. S. Tucker., M. F. Robert., R. J. Sadleir.// Biomedical Circuits and Systems Journal. – 2012. – No 99. – p. 1-8. [CrossRef]
Brown B. H. Electrical impedance tomography (EIT): a review / B. H. Brown // Journal of Medical Engineering & Technology. – 2003. – №27. – p. 97–108. [CrossRef]
Сушко І.О. Потенційна чутливість імпедансної томографії / І.О. Сушко, Є.В. Гайдаєнко, О.А. Якубенко // Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2012. – № 50. – С. 92 – 104. [Publ.]
Дорожовець М. Математичні засади прямої задачі томографії провідності / М. Дорожовець, А. Федорчук, І. Петровська // Вісник Державного університету «Львівська політехніка». Автоматика вимірювання та керування. – 1998. – №324. – С. 43–51.
Рыбина И.А. Решение прямой задачи импедансной томографии методами теории цепей / И.А. Рыбина // Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2010. – № 43. – С. 4–13. [Publ.]
Сушко І.О. Алгоритм розв’язання прямої задачі імпедансної томографії методом модифікацій / І.О. Сушко // Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2011. – № 47. – С.165 – 175. [Publ.]
Сушко И.А. Сравнение классического метода решения обратной задачи импедансной томографии с методом «зон» проводимости / И.А. Сушко, А.И. Рыбин // Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2012. – № 49. – С. 166 – 177. [Publ.]
Сушко И.А. Визуализация распределения поверхностных проводимостей томографического сечения методом зон проводимости / И.А. Сушко // Радиоэлектроника. – 2013. – Том. 56, №7. – С.60–68. (Изв. вузов). [Publ.]
Sushko I. Features of solving the Electrical Impedance Tomography inverse problem by zones conductivities method/ I. Sushko, O. Rybin // Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка. Радіоапаратобудування. – 2012. – № 51. – С. 106–114. [Publ.]
Сушко І.О. Особливості використання методу регуляризації при розв’язанні зворотної задачі імпедансної томографії методом зон провідності / І. О. Сушко, О.І. Рибін // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2013. – №5. – С. 11–17.
References
Brown B.H., Barber D.C. (1992) Electrical Impedance Tomography. Clinical Physics and Physiological Measurement, vol. 13, Sappl. A, 207 p.
Yorkey T. J., Webster J.G. (1987) A comparison of impedance tomographic reconstruction algorithms. Clin. Phys. Physiol. Meas., vol. 8, Suppl. A, 55 p. doi: 10.1088/0143-0815/8/4A/007
Webb S. eds. (1988) The Physics of Medical Imaging. Adam Hilger, Bristol and Philadelphia, 600 p. (Russ ed. : Webb S. eds. Fizika vizualizatsii izobrazheniy v meditsine. Moscow, Mir Publ., 1991)
Isaacson D., Cheney M., Newell J.C. (1999) Electrical impedance tomography. SIAM. Rev., Vol. 41, No. 1, pp.85–101. doi: 10.1137/S0036144598333613
Pekker Ya.S., Brazovskiy K.S., Usov V.Yu., Plotnikov M.P., Umanskii O.S. (2004) Elektroimpedansnaia tomografia [Electrical impedance tomography]. Tomsk, Izdatelstvo nauchno-tekhnicheskoi literatury, 190 p.
Tucker A. S., Robert M. F., Sadleir R. J. (2012) Biocompatible, High Precision, Wideband, Improved Howland Current Source With Lead-Lag Compensation. Biomedical Circuits and Systems Journal, No 99, pp. 1-8. doi: 10.1109/TBCAS.2012.2199114
Brown B. H. (2003) Electrical impedance tomography (EIT): a review. Journal of Medical Engineering & Technology. No 27, pp. 97-108. doi: 10.1080/0309190021000059687
Sushko I.O., Gaydayenko E.V., Yakubenko A.A. (2012) Potentsiina chutlyvist impedansnoi tomografii. Vìsn. NTUU KPÌ, Ser. Radìoteh. radìoaparatobuduv. No 50, pp. 92–104. Available at: http://radap.kpi.ua/index.php/radiotechnique/article/view/237 (In Ukrainian)
Dorozhovets M., Fedorchuk A., Petrovska I. (1998) Matematychni zasadi priamoi zadachi tomografii providnosti. Visnyk Derzhavnogo universytetu “Lvivska politekhnika”. Avtomatika vymiruvannia ta keruvannya, No 324, pp. 43-51.
Rybina I.O. (2010) Solution of direct task of impedance tomography by the methods of theory of circuits. Vìsn. NTUU KPÌ, Ser. Radìoteh. radìoaparatobuduv. No 43. pp. 4-13. Available at: http://radap.kpi.ua/index.php/radiotechnique/article/view/340 (In Russian)
Sushko I.O. (2011) Algorithm for solving the Electrical Impedance Tomography forward problem by the modification method. Vìsn. NTUU KPÌ, Ser. Radìoteh. radìoaparatobuduv., No 47, pp. 165-175. Available at: http://radap.kpi.ua/index.php/radiotechnique/article/view/133 (In Ukrainian)
Sushko I.O., Rybin A.I. (2012) Comparison of classical and conductivity zones methods for solving EIT inverse problem. Vìsn. NTUU KPÌ, Ser. Radìoteh. radìoaparatobuduv., No 49, pp. 166-177. Available at: http://radap.kpi.ua/index.php/radiotechnique/article/view/90 (In Russian)
Sushko I. (2013) Visualization of surface conductivity distributions of tomography cross-section using conductivity zones method. Radioelectronics and Communications Systems, Vol. 53, No 7, pp. 60-68. doi: 10.3103/S0735272713070078
Sushko I.O., Rybin A.I. (2012) Features of solving the Electrical Impedance Tomography inverse problem by zones conductivities method. Vìsn. NTUU KPÌ, Ser. Radìoteh. radìoaparatobuduv., No 51. pp. 106-114. Available at: http://radap.kpi.ua/index.php/radiotechnique/article/view/451
Sushko I.O., Rybin O.I. (2013) Osoblyvosti vykorystannia metodu reguliaryzatsii pry rozviazanni zvorotnoi zadachi impedansnoi tomographii metodom zon providnosti [Features of the regularization method in solving the inverse problem of impedance tomography by zones of conductivity]. Naukovi visti NTUU “KPI”, No 5, pp. 11-17.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
