大動物用電気インピーダンス・トモグラフィー用ベルトの電極設計と材質の性能評価

Performance evaluation of electrode design and material for a large animal electrical impedance tomography belt.

抄録

背景:

電気インピーダンス・トモグラフィ（EIT）は、胸部電極ベルトを介して肺の換気画像を生成する。獣医学では、低い電極皮膚接触インピーダンス（SCI）を提供する堅牢な電極設計と材料が必要である。本研究の目的は、3つのEIT電極の設計と材料を比較することである。

BACKGROUND: Electrical impedance tomography (EIT) produces lung ventilation images via a thoracic electrode belt. Robust electrode design and material, providing low electrode skin contact impedance (SCI), is needed in veterinary medicine. The aim of this study was to compare three EIT electrode designs and materials.

方法:

円筒型、長方形、スパイク型の電極設計のシミュレーションを行い、皮膚接触が不均一な電極サイズの関数として、電極SCIを評価した。金メッキのワッシャー（E）、亜鉛メッキのリベット（E）、亜鉛亜鉛メッキのスパイク（E）を、相互に接続された2本のEITベルトにランダムに割り当てた。ゲルを頭側ベルトまたは尾側ベルトに塗布し、17頭の立位牛に装着した。SCIはベースライン時、3、5、7、9、11分後に記録された。

METHODS: Simulations of cylindrical, rectangular and spiked electrode designs were used to evaluate electrode SCI as a function of electrode size, where skin contact was uneven. Gold-plated washers (E ), zinc-plated rivets (E ) and zinc-galvanised spikes (E ) were assigned randomly on two interconnected EIT belts. Gel was applied to the cranial or caudal belt and placed on 17 standing cattle. SCI was recorded at baseline and 3, 5, 7, 9 and 11 minutes later.

結果:

皮膚接触面積の大きい電極を使用したシミュレーションでは、SCIはより低く、より均一であった。牛の場合、SCIはすべての電極で時間の経過とともに減少した（p < 0.01）。ゲル無しでは、EとEの間に差は見られなかったが、SCIはEの方が高かった（p < 0.03）。ゲルを使用した場合、SCIはEとEで低くなり（p < 0.026）、EのSCIが最も低くなった（p < 0.01）。

RESULTS: Simulations that involved electrodes with a greater skin contact area had lower and more uniform SCI. In cattle, SCI decreased with all electrodes over time (p < 0.01). Without gel, no difference was found between E and E , while SCI was higher for E (p < 0.03). With gel, SCI was lower in E and E (p < 0.026), with the SCI in E being the lowest (p < 0.01).

制限事項:

動物数が少なく、電極の位置が静的であることがSCIに影響する可能性がある。

LIMITATIONS: Low numbers of animals and static electrode position may affect SCI.

結論:

電極設計はEIT測定に重要であり、より大きな電極設計により、導電性の低い材料の使用を補うことができる。大動物で許容できるSCIを達成するためには、ゲルは必要ありません。

CONCLUSIONS: Electrode design is important for EIT measurement, with larger electrode designs able to compensate for the use of less conductive materials. Gel is not necessary to achieve acceptable SCI in large animals.