Image reconstruction for lung monitoring in wearable electrical impedance tomography

• Autorzy: Wójcik Dariusz , Stefaniak Barbara , Woś Michał , Kiczek bartłomiej , Rymarczyk Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.03.24

Warianty tytułu

PL

Rekonstrukcja obrazu do monitorowania płuc w przenośnej tomografii impedancyjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work presents a method for measuring and reconstructing human lungs using a waistcoat with an integrated impedance tomograph. The reconstructions obtained make it possible to follow the patient's breathing and, in the case of a 3D model, to determine whether there is fluid in the patient's lungs. The numerical model involves minimising the functional, determining the simulation and the form of the sensitivity matrix. In order to perform the tests, a portable impedance tomography system for biomedical applications was constructed, consisting of a measuring belt and a portable device made of flexible material with 32 round electrodes installed. This solution allows imaging of lung lesions by defining a model and solving the inverse problem using the finite element method.

PL

Praca przedstawia metodę pomiaru i rekonstrukcji ludzkich płuc przy użyciu kamizelki z wbudowanym tomografem impedancyjnym. Uzyskane rekonstrukcje pozwalają na śledzenie oddychania pacjenta a w przypadku 3D model pozwala stwierdzić czy w płucach pacjenta znajduje się płyn. Model numeryczny polega na minimalizacji funkcjonału, wyznaczaniu symulacji i postaci macierzy wrażliwości. W celu wykonania badań skonstruowano przenośny system tomografii impedancyjnej do zastosowań biomedycznych składający się z pasa pomiarowego oraz przenośnego urządzenia wykonane z elastycznego materiału z zainstalowanymi 32 okrągłymi elektrodami. Takie rozwiązanie umożliwia obrazowanie zmian w płucach poprzez zdefiniowanie modelu i rozwiązując problem odwrotny z wykorzystaniem metody elementów skończonych.

Słowa kluczowe

EN

electrical impedance tomography; inverse problem; medical imaging

PL

obrazowanie medyczne; rekonstrukcje dla EIT; problem odwrotny; elektryczna tomografia impedancyjna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 3
• Strony: 106--109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wójcik Dariusz

• Research and Development Center, Netrix S.A., 20-704 Związkowa st. 26, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4200-3432

autor

Stefaniak Barbara

• Research and Development Center, Netrix S.A., 20-704 Związkowa st. 26, Lublin, Polan

• https://orcid.org/0000-0001-6555-8230

autor

Woś Michał

• Research and Development Center, Netrix S.A., 20-704 Związkowa st. 26, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9435-769X

autor

Kiczek bartłomiej

• Research and Development Center, Netrix S.A., 20-704 Związkowa st. 26, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2834-4000

autor

Rymarczyk Tomasz

• Research and Development Center, Netrix S.A., 20- 704 Związkowa st. 26, Lublin, Poland
• University of Economics and Innovation in Lublin, ul. Projektowa 4, 20-209 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3524-9151

Bibliografia

• [1] Xiao-Dong Mei Xu-Qin Jiang, Feng D.. 2016. Air pollution and chronic airwaydiseases: what should people know and do?Journal of Thoracic Disease (2016), 31–40
• [2] Fraser E. 2020. Long term respiratory complications of COVID- 19. The BritishMedical Journal, 370 (Aug. 2020), 3001. https://doi.org/10.1136/bmj.m3001
• [3] Rymarczyk T., Bożek P.,Oleszek M., Niderla K., and Adamkiewicz A. Construction of the SmartEIT tomograph based on electrical impedance tomography, Przegląd Elektrotechniczny, 96 (2020), No. 2, 44–47
• [4] Rymarczyk T., Kosior A., Tchórzewski P., and Vejar A.. Image reconstruction inelectrical impedance tomography using a reconfigurable FPGA system. Journal of Physics: Conference Series, (2021), 1782, 1, 012033
• [5] Rymarczyk T, Kozłowski E., Tchórzewski P., Kłosowski G.,and Adamkiewicz P. Applying the logistic regression in electricalimpedance tomography to analyze conductivity of the examined objects.International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 64 (2020), 235–252
• [6] RymarczykT,KozłowskiE., Kłosowski G. Object Analysis Using Machine Learning to Solve Inverse Problem in Electrical ImpedanceTomography. IEEE International Conference on Imaging Systems and Techniques IST (2018), 1–6
• [7] Rymarczyk T., Kozłowski E., Kłosowski G., Electrical impedance tomography in 3D flood embankments testing – elastic net approach, Transactions of the Institute of Measurement and Control, 42 (2020), No. 4, 680-690
• [8] Rymarczyk T., Polakowski K. and Sikora J., PDE-solved by boundary element method for electrical impedance tomography, Journal of Physics: Conference Series (2021), 1782 012030
• [9] Rymarczyk T., Characterization of the shape of unknown objects by inverse numerical methods, Przeglad Elektrotechniczny, 88 (2012), No.7B, 138-140
• [10 ]Rymarczyk T, Using electrical impedance tomography to monitoring flood banks 16th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics (ISEM),International journal of applied electromagnetics and mechanics, 45 (2014), 489-494
• [11] Filipowicz SF, Rymarczyk T., The Shape Reconstruction of Unknown Objects for Inverse Problems, Przeglad Elektrotechniczny, 88 (2012), No.3A, 55-57
• [12] Koulountzios P., Rymarczyk T., Soleimani M., A quantitative ultrasonic travel-time tomography system for investigation of liquid compounds elaborations in industrial processes, Sensors, 19 (2019), No. 23, 5117
• [13] Kłosowski G., Rymarczyk T., Kania K., Świć A., Cieplak T., Maintenance of industrial reactors based on deep learning driven ultrasound tomography, Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability , 22 (2020), No.1, 138–147
• [14] Kłosowski G., Rymarczyk T., Cieplak T., Niderla K., Skowron Ł., Quality Assessment of the Neural Algorithms on the Example of EIT-UST Hybrid Tomography, Sensors, 20 (2020), No.11, 3324
• [15] Łukiański M., Wajman R., The diagnostic of two-phase separation process using digital image segmentation algorithms. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 10 (2020), No.3, 5-8
• [16] Duraj A., Korzeniewska E., Krawczyk A., Classification algorithms to identify changes in resistance. Przegląd Elektrotechniczny, 91 (2015), No.12, 82–84
• [17] Krawczyk A.; Korzeniewska E., Magnetophosphenes–history and contemporary implications. Przegląd Elektrotechniczny , 94 (2018), No.1, 61–64
• [18] Mosorov V. Rybak G. Sankowski D., Plug Regime Flow Velocity Measurement Problem Based on Correlability Notion and Twin Plane Electrical Capacitance Tomography: Use Case, Sensors, 21 (2021), No.6, 2189 DOI: 10.3390/s21062189