Il Tomografia ad impedenza elettrica (EIT) è un nuovo metodo di imaging basato sulle diverse conduttività elettriche di diverse aree del corpo. Molte possibili aree di applicazione sono ancora in fase sperimentale. Il loro utilizzo si è dimostrato efficace nel controllo della funzionalità polmonare.
Cos'è la tomografia a impedenza elettrica?
Come nuovo metodo di imaging non invasivo per l'esame del tessuto umano, la tomografia a impedenza elettrica (EIT) si è già affermata nella diagnostica della funzione polmonare. Per altre applicazioni, l'EIT sta per fare un passo avanti.
Utilizzando elettrodi, correnti elettriche alternate di diverse frequenze e con ampiezze basse vengono alimentate nel tessuto adiacente. A seconda della natura o dello stato funzionale del tessuto, si ottengono conduttività differenti. Questi dipendono dalla rispettiva impedenza (resistenza a corrente alternata) della corrispondente area del corpo. Diversi elettrodi sono posizionati sulla superficie del corpo da misurare.
Mentre le correnti alternate ad alta frequenza con un flusso di piccola ampiezza tra due elettrodi, il potenziale elettrico viene misurato sugli altri elettrodi. La misurazione viene ripetuta continuamente variando la coppia di elettrodi stimolanti secondo necessità. I potenziali misurati risultano in un'immagine in sezione, che consente di trarre conclusioni sulla composizione e le condizioni del tessuto esaminato.
Nella tomografia a impedenza elettrica, viene fatta una distinzione tra EIT assoluto e funzionale. Nel caso dell'EIT assoluto, viene esaminata la natura del tessuto, mentre l'EIT funzionale misura conduttività diverse a seconda del rispettivo stato funzionale dell'area corporea da misurare.
Funzione, effetto e obiettivi
Come già accennato, la tomografia ad impedenza elettrica si basa sulla diversa conduttività di diverse aree del corpo, tessuti biologici o organi. Quindi ci sono aree del corpo che conducono bene e che conducono male. Nel corpo umano, la conduttività è determinata dal numero di ioni liberi.
Ad esempio, ci si può aspettare che un tessuto ricco di acqua con un'alta concentrazione di elettroliti abbia una conduttività migliore di un tessuto adiposo. Inoltre, quando ci sono cambiamenti funzionali negli organi, possono verificarsi anche cambiamenti chimici nel tessuto, che influenzano la conduttività. L'EIT assoluto è impreciso perché dipende dall'anatomia individuale e dagli elettrodi scarsamente conduttivi. Questo spesso porta alla formazione di artefatti. L'EIT funzionale può ridurre significativamente questi errori sottraendo le rappresentazioni.
I polmoni in particolare sono adatti per l'esame mediante tomografia a impedenza elettrica, poiché la loro conduttività è molto inferiore a quella della maggior parte degli altri organi. Ciò si traduce in un contrasto assoluto con le altre parti del corpo, che ha un effetto positivo sulla rappresentazione in un processo di imaging. Anche la conduttività dei polmoni cambia ciclicamente a seconda che si inspiri o espiri.
Questo è un altro motivo per esaminare i polmoni in particolare utilizzando l'EIT. La loro diversa conduttività durante la respirazione suggerisce buoni risultati quando si esamina la funzione polmonare. I progressi della tecnologia digitale consentono al medico di terapia intensiva di avere i dati ottenuti dalla misurazione della conducibilità dei polmoni elaborati in modo tale che la funzione polmonare possa essere visualizzata direttamente al letto del paziente. Sulla base della tomografia ad impedenza elettrica sono stati recentemente sviluppati monitor di funzionalità polmonare, già utilizzati nella medicina di terapia intensiva.
Sono in corso studi per aprire altri usi per l'EIT. In futuro, questa tecnologia può svolgere un ruolo come diagnostica aggiuntiva per la mammografia. È stato riscontrato che il tessuto mammario normale e maligno hanno conduttività diverse a frequenze diverse. Lo stesso vale per la diagnostica aggiuntiva per lo screening del cancro ginecologico. Sono attualmente in corso studi sul possibile utilizzo dell'EIT nell'epilessia e nell'ictus.
È anche ipotizzabile un'applicazione futura per il monitoraggio medico intensivo dell'attività cerebrale nelle patologie cerebrali gravi. La buona conduttività elettrica del sangue implica anche una possibile applicazione per la rappresentazione visiva del flusso sanguigno dell'organo. Ultimo ma non meno importante, la tomografia ad impedenza elettrica può essere utilizzata anche nella medicina dello sport per determinare l'assorbimento di ossigeno (Vo2) o la pressione arteriosa durante l'esercizio.
Rischi, effetti collaterali e pericoli
Rispetto ad altri metodi di tomografia, la tomografia a impedenza elettrica ha il vantaggio di essere completamente innocua per l'organismo. Non vengono utilizzate radiazioni ionizzanti, come nel caso della tomografia computerizzata. Inoltre, è possibile evitare effetti di riscaldamento dovuti a correnti alternate ad alta frequenza (da 10 a 100 kilohertz) con basso amperaggio.
Poiché l'apparecchiatura è anche molto più economica e più piccola del classico metodo di tomografia, l'EIT può essere utilizzato con i pazienti per un periodo di tempo più lungo e fornisce visualizzazioni continue in tempo reale. Al momento, tuttavia, il principale svantaggio è la minore risoluzione spaziale rispetto ad altri metodi di tomografia. Esistono, tuttavia, idee per migliorare la risoluzione delle immagini aumentando il numero di elettrodi. La qualità delle immagini è ancora imperfetta.
Il miglioramento della qualità, tuttavia, avviene passo dopo passo attraverso l'uso crescente di elettrodi a superficie attiva. Un altro svantaggio è che la corrente non rimane nella sezione del corpo da esaminare, ma piuttosto si distribuisce nello spazio tridimensionale seguendo la resistenza più bassa. Pertanto, la creazione di immagini è anche molto più complicata rispetto alla tomografia computerizzata classica. Diverse rappresentazioni bidimensionali nello spazio tridimensionale sono necessarie per generare finalmente un'immagine tridimensionale, che viene quindi presentata di nuovo in due dimensioni.
Da qui nasce il cosiddetto "problema inverso". Il problema inverso dice che la causa deve essere dedotta dal risultato attuale. Di solito questi problemi sono molto difficili o impossibili da risolvere. La causa può essere chiarita solo in combinazione con altre procedure. Occorre innanzitutto raccogliere un'esperienza sufficiente per valutare le rappresentanze dell'EIT attraverso ulteriori studi.
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