Estudo teórico da tomografia por impedância elétrica

O presente trabalho descreve um estudo sobre a metodologia matemática para a solução do problema direto e inverso na Tomografia por Impedância Elétrica. Este estudo foi motivado pela necessidade de compreender o problema inverso e sua utilidade na formação de imagens por Tomografia por Impedância Elétrica. O entendimento deste estudo possibilitou constatar, através de equações e programas, a identificação das estruturas internas que constituem um corpo. Para isto, primeiramente, é preciso conhecer os potencias elétricos adquiridos nas fronteiras do corpo. Estes potenciais são adquiridos pela aplicação de uma corrente elétrica e resolvidos matematicamente pelo problema direto através da equação de Laplace. O Método dos Elementos Finitos em conjunção com as equações oriundas do eletromagnetismo é utilizado para resolver o problema direto. O software EIDORS, contudo, através dos conceitos de problema direto e inverso, reconstrói imagens de Tomografia por Impedância Elétrica que possibilitam visualizar e comparar diferentes métodos de resolução do problema inverso para reconstrução de estruturas internas. Os métodos de Tikhonov, Noser, Laplace, Hiperparamétrico e Variação Total foram utilizados para obter uma solução aproximada (regularizada) para o problema de identificação. Na Tomografia por Impedância Elétrica, com as condições de contorno preestabelecidas de corrente elétricas e regiões definidas, o método hiperparamétrico apresentou uma solução aproximada mais adequada para reconstrução da imagem.

USE OF AN ELECTRICAL IMPEDANCE TOMOGRAPHY METHOD TO DETECT AND TRACK FRACTURES IN A GELATIN MEDIUM

Electrical impedance tomography is applied to the problem of detecting, locating, and tracking fractures in ballistics gelatin. The hardware developed is intended to be physically robust and based on off-the-shelf hardware. Fractures were created in two separate ways: by shooting a .22 caliber bullet into the gelatin and by injecting saline solution into the gelatin. The .22 caliber bullet created an air gap, which was seen as an increase in resistivity. The saline solution created a fluid filled gap, which was seen as a decrease in resistivity. A double linear array was used to take data for each of the fracture mechanisms and a two dimensional cross section was inverted from the data. The results were validated by visually inspecting the samples during the fracture event. It was found that although there were reconstruction errors present, it was possible to reconstruct a representation of the resistive cross section. Simulations were performed to better understand the reconstructed cross-sections and to demonstrate the ability of a ring array, which was not experimentally tested.