三维胸腔肺通气电阻抗动态仿真方法研究

摘要

目的:通过对肺通气时胸部体表电势变化情况进行定量仿真研究,为胸部电阻抗成像和肺生理病理临床监测提供依据.方法:首先结合肺部X射线片以及真实人体肺部生理结构建立包含肺部的三维胸腔模型,同时引入肺组织空气填充系数对肺通气量进行定量描述,得到肺内空气量与电导率之间的关系;然后根据二者的关系设置电导率参数模拟肺部从吸气末到呼气末的动态变化过程;最后采用有限元方法对肺通气状态进行三维动态仿真,并对肺内空气体积与胸部体表电势关系进行计算.为验证肺通气动态仿真方法的准确性,设计实验对20名志愿者深呼吸状态下体表电势进行实际测量,并对仿真与实测数据进行相关性分析.结果:肺内空气量增大时,肺内空气体积增加,肺部电导率降低,流经肺组织内的电流线逐渐减少且分布逐渐不均,同时激励电极周围电势明显升高,体表相邻电极间电势差绝对值增大.仿真与实测数据相关系数为0.9454.结论:肺通气动态仿真方法可以准确地模拟肺通气生理变化过程,并得到肺内空气体积与体表电势之间的定量变化关系,为肺通气动态监测打下了基础.