开放式电阻抗成像的灵敏度和病态性问题

开放式电阻抗成像(OEIT)系统能对局部浅层的生物组织给出有价值的电阻抗分布信息.研究OEIT系统的灵敏度,并绘制其分布图.采用奇异值分解技术分析开放式电阻抗成像的病态性,Jacobian矩阵的条件数是2.27×107,体现出很强的病态性.仿真结果表明:当单个目标位于体表下高灵敏度区域时,成像具有较好的分辨率和定位准确度,随着设定目标逐渐偏离高灵敏度区域,其重构图像逐渐发散,最终重构图像失败.由于OEIT的病态性,表层高阻抗目标起到了类似屏障的作用,导致图像重构失败.     

电阻抗成像交叉测量协议的灵敏度性能

电阻抗重构图像技术对噪声敏感.测量数据中比较小的误差可能在最终图像上导致很大的误差.测量技术应提高对被测场域的灵敏度.在二维圆形均匀场域和相邻电流激励条件下,研究相邻和交叉测量协议的灵敏度性能.相比相邻测量协议,交叉测量协议提高整体灵敏度,同时也提高了中心区域的灵敏度比例值.交叉测量的合成灵敏度峰值是相邻测量的4.54倍.中心处相邻测量的灵敏度比例值是10.7%,交叉测量时为27.2%.实验结果表明交叉测量协议在灵敏度性能方面优于相邻测量协议.     

阻抗成像中恒流驱动模式的研究

在电阻抗成像中,当测量系统精度一定时,驱动模式直接决定了原始数据的信息量和信噪比,并影响成像质量.目前主要有相邻、交叉、相对驱动模式,这三种模式的电流驱动角不同而电压测量方式相同.在此基础上扩展为统一驱动模式,各种驱动角下数据的格式是一致的,有助于电阻抗成像技术的应用和交流.对不同驱动角的性能进行理论分析和实验验证,表明驱动角的增大会减小测量电压的波动,有利于小目标成像;驱动角为3个电极左右时,有利于多个目标的分离.     

电阻抗静态成像中混合正则化算法抗噪性能的仿真研究

测量噪声是制约电阻抗成像技术实用化的一个主要障碍,为提高电阻抗静态重构的抗噪性能,将离散变差函数作为罚函数引入到重构的正则化算法中,形成混合正则化算法.通过设定算例的降噪重构证明:所提算法在抗干扰性能和成像质量方面,均明显优于常用的Tikhonov正则化算法.该算法对促进电阻抗成像技术临床运用具有积极意义.     

应用于APT驱动模式的NOSER成像算法

研究将NOSER成像算法应用到电阻抗成像中的APT驱动模式的成像性能。APT模式采用单一电流源，硬件紧凑易于实现。NOSER算法基于最小二乘法，以一个均匀电阻率分布作为初值，取牛顿法迭代算法的第一步。给出在APT系统应用NOSER算法所需各个计算步骤的推导过程和分析，综合形成一种在硬件上易于实现，又在重构图像上有较好分辨率的成像方式。仿真结果表明，在APT系统上应用NOSER算法，获得了优于广泛采用的反投影算法的成像性能。     

交叉测量协议对电阻抗成像病态性的影响

研究在二维圆形场域和相邻电流激励条件下,电压相邻测量协议和交叉测量协议对病态性的影响。相比相邻测量协议,交叉测量协议整体提高了Jacobian矩阵的奇异值,表明其Jacobian矩阵列中的线性相关程度在下降。采用相邻测量协议得到的Jacobian矩阵条件数是2.15×106,采用交叉测量协议对应的条件数是1.21×105。计算结果表明交叉测量协议相对相邻测量协议的Jacobian矩阵条件数的比值约为1∶18。本研究从理论上证明了交叉测量协议相比相邻测量协议降低了电阻抗成像的病态性。     

颅内出血动态过程的电阻抗成像仿真研究

基于等位线反投影算法的动态电阻抗断层成像技术具有对目标定位准确，成像速度快，有一定的分辨率等优点。将该技术应用于颅内出血疾病的实时监测，及时反映颅内出血的变化情况，这在医学上有着重要意义。作为该技术应用于颅内出血实时监测的基础研究，本研究利用等位线反投影算法，仿真了动态电阻抗断层成像技术应用于颅内出血疾病实时监测过程。研究结果表明，动态电阻抗断层成像等位线反投影算法重建的图像可以反映颅内出血的变化情况，能够应用于颅内出血动态过程监护。     

无创性阻抗法检测脑水肿的可行性研究

对脑水肿的实时监测是临床所迫切需要的。目前临床上对脑水肿尚缺乏连续有效的监测手段，CT、MRI等均不能进行连续检查，因此，有必要研究一种可实时监测脑水肿的新方法，以提高对脑水肿的监护水平。生物电阻抗分析法具有快速、简捷、成本低廉、安全和可靠等特点，已广泛应用于检测人体器官的活动与功能状态。国外的研究已证实，脑组织水分的迁移与总量变化对脑的阻抗分布具有重要影响。     

一种观察脑水肿的新方法:脑电阻抗地形图--原理和临床研究

目前,脑水肿和脑梗塞的病人主要是通过CT等方法进行检查的,虽可准确判断瞬时脑水肿的范围和程度,但由于它们不适合用于临床监护,为病情的检查带来不便。科学研究表明,脑电阻抗的变化与脑水肿、脑梗塞有极大的关系,脑电阻抗是脑水肿灵敏的检测指标,该文研究了将电脑阻抗方法应用于脑水肿监护的原理和测量装置。研究小组进行了双道头颅电阻抗的理论和临床研究,在动物和人体头皮上以接触方式实现了颅内电阻抗的测量方法,验证脑电阻抗与脑水肿的关系。在此基础上首次提出了电脑阻抗地形图的概念,应用自行设计的脑电阻抗地形图检测系统,对临床脑水肿患者进行了初步检测。结果发现,该系统可比较敏感地反映脑梗死后的缺血性水肿,且阻抗地形图显示阻抗值升高的范围与CT显示的水肿范围基本一致,提示通过脑电阻抗地形图检测,能反映脑缺血后缺血区组织水肿的严重程度,同时还能反映水肿的部位及范围。该方法的进一步研究有可能为脑水肿检测提供一种无创、床旁使用、能连续监护的方法和设备。