impedancia

1-Introducción

1.1 Introducción
La impedancia eléctrica es una propiedad inherente a los materiales que puede ser utilizada
para la caracterización de los tejidos y sistemas biológicos de forma no invasiva. Durante todo
este siglo se ha ido estudiando su aplicabilidad en los diferentes campos de estudio de los
sistemas biológicos, datando el primer trabajo que se encuentra de la década de1890,
cuando G.N. Stewart usó la conductividad eléctrica de la sangre para caracterizar los tiempos
de circulación de ésta por los diferentes órganos. Sin embargo, para encontrar las bases que
fundamentan las medidas de impedancia tenemos que esperar casi medio siglo, ya que es en
las décadas 30 y 40 cuando Kenneth S. Cole presenta sus primeros trabajos sobre partículas
esféricas,desarrollando modelos matemáticos, circuitos equivalentes y descripciones para los
vectores de impedancia. Tal es la importancia de estos trabajos que hoy en día, más de
cincuenta años después, se continúa utilizando sus modelos en la caracterización de las
medidas espectrales de impedancia. A partir de estas fechas empieza a desarrollarse esta
técnica gracias a los trabajos, entre otros, de Herman P.Schwan (Schwan, 1955), que estudió
las propiedades eléctricas de los diferentes tejidos biológicos y desarrolló técnicas para
realizar las medidas en diferentes márgenes frecuenciales, o de Nyober (Nyboer et al., 1974)
y Kubicek (Kubicek et al., 1966) que desarrollaron su utilización en temas cardiovasculares.
Estas aplicaciones se han visto complementadas por otros estudios, como son los decrecimientos celulares, composición corporal, movimiento de fluidos y distinción entre tejidos
sanos y cancerosos, entre otros, que han constituido el núcleo de trabajo para las medidas de
bioimpedancia, ya sean a una frecuencia o mediante el estudio de su espectro.
En 1978, Henderson y Webster presentan la idea de la utilización de estas medidas para la
obtención, ya no sólo de información delas características de un material, sino de imágenes
del interior del objeto. Nace así primera técnica de imágenes de impedancia eléctrica basada
en la unión de las técnicas, por un lado, de tomografía de rayos X, que sufre un gran
desarrollo en los años 70, y por otro lado los avances obtenidos con la plestimografía de
impedancia. La tomografía de impedancia eléctrica es un método particularde obtener
imágenes por medio de la inyección de corriente eléctrica de baja potencia y frecuencia en el
objeto a caracterizar. La imagen reconstruida, que corresponde a una sección transversal del
objeto, se halla a partir de las tensiones, o corrientes, detectadas en su superficie y representa
la distribución de impedancia en su interior. En los estudios de Henderson y Webster se
utilizabaun método similar al de las radiografías de rayos X, es decir, no se realizaba una
tomografía sino una proyección, siendo, en los años 80, la universidad inglesa de Sheffield,
(Brown y Barber, 1982), la que desarrolló lo que hoy en día se entiende por tomografía de
impedancia eléctrica (TIE).
Con esta técnica se pretende representar imágenes de la distribución de conductividad en el
interiorde la sección en cuyo contorno se han obtenido las medidas de tensión. El hecho de
que este problema inverso sea no lineal complica su resolución. Para hallar su solución se
pueden utilizar algoritmos iterativos, resolviéndose en cada iteración el denominado problema

1-1

1-Introducción

directo, consistente en encontrar las tensiones en el contorno del objeto a partir de la
inyección yde la distribución de conductividad en su interior. Con estos algoritmos es posible
obtener las denominadas tomografías absolutas que permiten hallar el verdadero valor de la
impedancia en el interior del objeto. Una limitación de este tipo de tomografía es la necesidad
de tener un cierto conocimiento inicial de la forma y tamaño del objeto a medir. Para solventar
este problema se desarrolló...