胃容积及胃食道液体状态变化的电学特性研究

目的三维电阻抗成像(3D-EIT)结合二维电阻抗成像(2D-EIT)研究胃容积及胃食道液体状态变化的电学特性响应,旨在探究EIT技术应用于胃食道反流病监测的可能性。方法8名受试者被要求在实验前4 h禁食,保证实验开始时胃部处于排空状态,实验开始后受试者被要求分两次喝下400 ml经口补水液,在摄入200 ml状态下和摄入400 ml状态下分别应用3D-EIT检测腹腔3D空间的电导率分布。为了定量说明不同状态下电学特性的变化,使用配对样本t检验分析3D-EIT重建3D图像的空间平均电导率(σˉ)。采用数值仿真工具,建立两种尺寸胃容积模型验证,实验结果中胃容积变化是引起受试者腹腔3D空间内电导率变化的原因,并研究胃腔被不同比例补水液填充状态下电学特性的变化趋势,应用2D-EIT数值仿真进行电导率分布图像重建。结果8名受试者腹腔3D-EIT实验中空间平均电导率σˉ的配对样本t检验结果表明,空间平均电导率从C200 ml状态下的σˉ200 ml=0.226增加到C400 ml状态下的σˉ400 ml=0.387(n=8,P<0.05)。因此,受试者腹腔胃部区域空间平均电导率随胃容积增加而显著增加。2D-EIT数值仿真结果表明,随着胃腔填充补水液比例的增加测量电压差(ΔV)逐渐减少,ΔV对胃腔填充补水液体积敏感。与小型胃容积模型相比,大型胃容积模型在胃腔填充补水液比例相同情况下平均电压差(-V)更小,-V对胃容积模型的尺寸敏感。在小型胃容积例中,σˉ随着胃腔填充补水液比例增加而增加,从填充25%的σˉA=-0.29增加到填充100%的σˉD=-0.41;在大胃容积例中,σˉ随着胃腔填充补水液比例增加而增加,从填充25%的σˉE=-1.85增加到填充100%的σˉH=-2.12。结论3D-EIT电阻抗成像技术能够通过图像直观的反映不同尺寸胃容积的电学特性差异,2D-EIT根据在不同胃容积尺寸模型中ΔV、-V和σˉ显示出相同的趋势得出结论,3D-EIT结合2D-EIT技术令人满意的监测了胃食道在不同胃容积中的液体状态变化。