三維胸腔肺通氣電阻抗動態仿真方法研究

【摘要】：目的 :通過對肺通氣時胸部體表電勢變化情況進行定量仿真研究,為胸部電阻抗成像和肺生理病理臨床監測提供依據。方法:首先結合肺部X射線片以及真實人體肺部生理結構建立包含肺部的三維胸腔模型,同時引入肺組織空氣填充系數對肺通氣量進行定量描述,得到肺內空氣量與電導率之間的關系;然后根據二者的關系設置電導率參數模擬肺部從吸氣末到呼氣末的動態變化過程;最后采用有限元方法對肺通氣狀態進行三維動態仿真,并對肺內空氣體積與胸部體表電勢關系進行計算。為驗證肺通氣動態仿真方法的準確性,設計實驗對20名志愿者深呼吸狀態下體表電勢進行實際測量,并對仿真與實測數據進行相關性分析。結果:肺內空氣量增大時,肺內空氣體積增加,肺部電導率降低,流經肺組織內的電流線逐漸減少且分布逐漸不均,同時激勵電極周圍電勢明顯升高,體表相鄰電極間電勢差絕對值增大。仿真與實測數據相關系數為0.945 4。結論:肺通氣動態仿真方法可以準確地模擬肺通氣生理變化過程,并得到肺內空氣體積與體表電勢之間的定量變化關系,為肺通氣動態監測打下了基礎。