作者：王侃，付峰，季振宇，尤富生，刘锐岗，史学涛，董秀珍

【摘要】 目的： 评估电阻抗乳腺扫描（EiS）技术中检测电极阵列周围屏蔽地环大小对系统检测性能的 影响 ，并针对64电极阵列提出合适的地环宽度. 方法 ： 在64电极的物理模型中模拟人体乳腺组织分布，采用相同电极阵列、不同屏蔽地环宽度的检测电极，分别检测均匀背景溶液、同一体积和深度的琼脂目标体，对比测量结果. 人为使用绝缘材料遮盖检测电极屏蔽地环，测量30例女性志愿者，观察地环屏蔽前后的数值变化. 结果： 屏蔽地环宽度越小，电场边缘效应越明显，测量数据的离散性呈以下趋势： 0 mm>2 mm>3 mm>5 mm>7 mm. 在临床检查中，屏蔽地环的不良接触同样影响EIS成像质量. 结论： 电极屏蔽地环宽度大小对于EIS成像中检测性能的影响至关重要，介于5～7 mm之间的屏蔽地环宽度对于64电极阵列较为合适.

【关键词】 电阻抗扫描；电极；屏蔽地环

　　0引言

　　电阻抗乳腺扫描（electrical impedance scanning, EIS）是利用正方形电极阵列对乳腺组织体表电流进行测量，得到二维阻抗成像图的一种全新的乳腺疾病诊断技术［1-2］. 临床 应用 中发现，电极屏蔽地环的接触不良会造成EIS成像伪影，直接影响成像结果. 目前 有关屏蔽地环宽度与EIS成像结果关系的 研究 尚较少报道［3］. 本实验通过探讨不同屏蔽地环宽度对于电场边缘效应及系统检测性能的影响，旨在针对EIS系统64电极阵列选择合适宽度的屏蔽地环.

　　1材料和方法

　　1.1材料用于EIS测量的64电极物理模型系统［4］，电阻率为1200 Ω·cm的NaCl溶液，电阻率为300 Ω·cm，体积为5 mm×5 mm×10 mm圆柱体琼脂. 检测电极选用8×8正方形镀金电极板，电极阵列四周的屏蔽地环宽度分别为0，2，3，5和7 mm. 电阻抗乳腺诊断仪AngelplanEIS1000［5-6］，激励电压幅值0.1～2.5 V可调，频率50～20 kHz可调. 绝缘胶布，耦合剂. 选择乳腺健康志愿者30例. 入选标准： 年龄范围20～50岁，乳房皮肤表面无破溃、损伤，不在孕期及哺乳期的女性.

　　1.2方法

　　1.2.1均匀背景溶液测量将电阻率为1200 Ω·cm的NaCl溶液作为背景溶液注入64电极物理模型中模拟阻抗均匀的乳房组织，固定检测电极和驱动电极之间距离为90 mm. 分别更换不同宽度的屏蔽地环电极作为检测电极对均匀的背景溶液扫描测量，对比成像结果.

　　1.2.2同一深度目标体测量将电阻率为300 Ω·cm的琼脂目标体用细线固定后，吊置于电阻率为1200 Ω·cm的均匀背景溶液中，保持琼脂块的长度方向和电力线水平，圆形横截面和电力线垂直，与检测电极板的距离固定在10 mm，固定检测电极与驱动电极板之间距离为90 mm. 更换不同宽度的屏蔽地环电极作为检测电极对目标体在相同测量距离下扫描测量，对比成像结果.

　　1.2.3临床测量使用电阻抗乳腺诊断仪对30例女性志愿者进行测量，扫描过程中用绝缘胶布覆盖整个64检测电极的屏蔽地环（7 mm宽），模拟临床使用中屏蔽地环接触不良现象，对比覆盖屏蔽地环前后的实验结果.

　　1.2.4数据评估比较使用不同宽度屏蔽地环得到的EIS测量数据波动范围，=DMAX-DMIN〖〗DMIN×100%，其中表示数据波动范围，DMAX表示数据最大值，DMIN表示数据最小值.

　　2结果

　　2.1均匀背景溶液成像结果测量结果如图1所示. 屏蔽地环宽度越小，EIS灰度图的成像越黑且图像的四周一圈会出现白色发亮区域. 随着屏蔽地环宽度的增大，这种现象逐渐消失，边缘的发亮区域逐渐减弱，并且成像效果有所改善. 在三维成像图中显示当屏蔽地环宽度<5 mm时，四周的数值高于中心区域的数值，即电极阵列周边电极单元的测量数值较大，数据波动明显；当屏蔽地环宽度≥5 mm时，电极阵列周边电极单元的测量数值逐渐变小，数据的一致性逐渐提高. 计算 测量数据的波动范围可知，0 mm=186.8％>2 mm=34.3％>3 mm=24.1%>7 mm=12.6％>5 mm=9.2％. 因此当屏蔽地环宽度在5～7 mm之间时，EIS测量数据稳定性最高.

　　2.2同一深度目标体成像结果如图2所示. 随着屏蔽地环宽度的增加，物理模型中同一体积、同一深度目标体所引起的电场扰动有不同体现. 当屏蔽地环宽度<3 mm时， EIS成像结果中，除了周围边缘一圈有白色区域出现，图像中心仍以黑色为主，目标体完全不能成像；当屏蔽地环宽度≥5 mm时，检测电极可以检测到电场中的电流变化，并且在图像中心区域有高亮表现. 对应其三维成像图，随着屏蔽地环宽度的增加，四周区域数值逐渐减小、中心区域数值逐渐增大，目标体引起的扰动得以体现.