Biophysikalisch verbesserte elektrische Impedanztomographie unter Nutzung von Morphologie und Physiologie (BEETLE)

• Antragsteller: Dr. Alberto Battistel
• Fachliche Zuordnung: Biomedizinische Systemtechnik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567888280

Die Elektrische Impedanztomographie (EIT) erfordert nur elektrische Messungen und ist daher eine sichere, nicht-invasive und harmlose medizinische Bildgebungstechnik, die häufig zur Überwachung der Patientenventilation verwendet wird. Obwohl sie Signale enthält, die mit der Hämodynamik zusammenhängen und nützlich zur Berechnung des Perfusions-Ventilations-Verhältnisses sind, ist der Zusammenhang zwischen Perfusion und EIT-Antwort nicht gut verstanden. Außerdem leidet die EIT aufgrund des schlecht gestellten inversen Problems bei der Bildrekonstruktion unter einer geringen Bildauflösung. Das Projekt "Biophysical Enhanced Electrical Impedance Tomography Leveraging Morphology and Physiology (BEETLE) " zielt darauf ab, die Auflösung und Informationsgewinnung der EIT zu verbessern, indem zusätzliches Vorwissen in das inverse Problem einbezogen wird. Insbesondere werden die unterschiedlichen Impedanzspektren verschiedener Gewebe und Blut als biophysikalische Fingerabdrücke durch multifrequente Bildrekonstruktion genutzt. Morphologisches Wissen, das beispielsweise aus verfügbaren CT- und MRT-Scans gewonnen wird, und physiologische Modelle liefern räumliche und zeitliche Informationen für das inverse Problem. BEETLE verfolgt einen integralen Ansatz zur Optimierung der EIT durch mehrere wichtige Innovationen: 1. Anwendungsspezifische Hardwareanpassung: Wiederherstellung von Breitbandinformationen über die Frequenzspektren der Gewebe. 2. Neue Bildrekonstruktionsmethoden: Nutzung morphologischer und physiologischer Vorinformationen zur Verbesserung der Genauigkeit. 3. Fortschrittliche Methoden zur Extraktion funktioneller Bildinformationen: Entwicklung von Methoden zur Extraktion und Visualisierung funktioneller Informationen aus rekonstruierten Bildern. 4. Visualisierung verbesserter funktioneller Bilder und spezifischer Metriken. 5. Verifikation und Evaluierung: Sicherstellung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der vorgeschlagenen Methoden durch rigorose Tests und Evaluierungen. Dieser umfassende Ansatz zielt darauf ab, die Auflösung und klinische Anwendbarkeit der EIT erheblich zu verbessern, die Patientenversorgung zu optimieren und den Nutzen dieses wichtigen diagnostischen Werkzeugs zu erhöhen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Knut Möller; Professor Dr. Stefan J. Rupitsch
• Kooperationspartner: Professor John Lataire, Ph.D.