高精度一体化电阻抗断层成像数据采集系统

目的设计一种高精度一体化电阻抗断层成像数据采集系统。方法根据乳腺EIT检测方法的特点，设计了一套16电极高精度一体化实验系统，包括电极、开关阵列、模拟前端、模数转换及数据传送等。系统采用了24位高精度A/D转换和数据采集系统芯片ADuC834，使用了环形电路板，将所有电路集中在该电路板上，以16个压力测试针作为与外部电极的接合点，实现了无长引线的一体化系统。结果使用该系统进行了初步成像实验，取得了较好的成像结果。结论从成像结果看．采用高精度一体化数据采集系统进行EIT成像是可行的，新系统有更高的测量精度。     

乳腺检测的高精度EIT系统的设计

目的 设计用于乳腺检测的多通道串并结合处理的高精度电阻抗断层成像数据采集系统.方法 以ADuC845为控制核心,机械开关与模拟开关相结合的办法设计并实现高精度、多模式16电极电阻抗断层成像（EIT）硬件系统,编写上位机软件平台用于数据的通讯与处理.结果 使用该系统进行了初步的成像实验,取得了较好的成像结果.结论 采用多通道高精度EIT系统进行乳腺检测是可行的,且可作为一种辅助手段应用于乳腺疾病的诊断与治疗.     

一个感应电流电阻抗断层成像的数据采集系统

感应电流电阻抗断层成像(ICEIT)是电阻抗断层成像的一个分支。我们设计并实现了一个基于物理模型的32电极高精度ICEIT数据采集硬件系统。提出了一种新的有效抑制电极引线回路中附加感生电动势的方法。通过采用双引线电极和垂直引线技术,使引线回路中的附加感生电动势降低为未采用前的10%,提高了系统的总体精度。对硬件系统的测量结果表明,对测得的数据经1000次叠加后测量精度优于0.5%。采用重建算法对基于物理模型的测量数据进行图像重构,得到了较为理想的成像结果。     

信噪比对不同EIT图像重建算法的影响研究及评价

探索不同位置单目标和多目标电阻抗断层成像(EIT)中,信噪比对不同EIT图像重建算法应用效果的影响。针对16电极系统,通过仿真获取EIT场域理想边界电压作为理想EIT系统的采集信号,对理想系统所有通道采集的数据整体添加高斯白噪声,模拟信噪比为40、60、80 dB的EIT检测系统的测量电压。采用等位线反投影(LBP)、基于Newton-Raphson算法的Tikhonov正则化(NR Tikhonov)和Tikhonov-Noser组合正则化(NR Tikhonov-Noser)、Landweber迭代以及Newton-Raphson 5种算法,重建EIT图像。引入重建误差ER和结构相似度函数SSIM,定量评价成像效果。结果表明,当单目标由场域中心向场域边界移动时,5种算法的SSIM都增大;当目标位置靠近边界但个数增加时,5种算法的ER都增大。LBP和NR Tikhonov-Noser在3种信噪比的系统中均可对5种目标模型成像,5种算法中NR Tikhonov-Noser成像质量最好。对场域中心的目标A,Newton-Raphson算法在40 dB信噪比时无法成像,NR Tikhonov、Landweber在40和60 dB时均不能获得有效图像。在80 dB系统中,LBP成像效果不及另4种算法。不同算法成像对EIT检测系统信噪比的要求不一致,应依据构建的EIT检测系统信噪比指标和具体应用目标择优选取成像算法。NR Tikhonov-Noser可作为一般情况下的首选算法,信噪比低于60 dB的系统建议选择LBP,80 dB以上的系统不建议选择LBP。60 dB左右的系统还建议可选择Newton-Raphson算法成像。     

电阻抗与EIT 测量微系统设计

以微系统结构、高稳定性为设计目标,构建一套基于ATmega16单片机和AD5933的电阻抗与EIT测量微系统。AD5933芯片内部集成了DDS部分、滤波放大部分、12位A/D转换部分和片上的DSP离散傅里叶变换解调部分,避免了各个模块时序不一致造成的误差,提高了系统的稳定性和抗干扰性。基于Matlab平台开发图形用户界面(GUI),实现了数据无线通讯、阻抗图谱绘制、特征参数计算、EIT图像重建。对均匀场进行100次数据采集,系统信噪比达70 dB。对高精度电阻、离体猪肉分别进行阻抗测试,根据Cole-Cole理论,绘制了阻抗圆图,测量结果与最小二乘算法拟合效果相符。针对16电极实验槽中不同位置和不同数量的有机玻璃棒分布,采用高斯牛顿重建算法进行电阻抗图像重建,成像效果良好,验证了系统的有效性与可行性。     

数字式生物电阻抗与电阻抗断层成像测量系统

构建了以ATmega16单片机为控制核心,8个AD5933为数字电极,nRF24L01为无线通信模块的数字式生物电阻抗与电阻抗断层成像(EIT)测量系统。详细阐述了系统结构、电路设计、系统测试、动物组织阻抗测量及EIT成像。经测试,系统相对测量误差可达0.42%,信噪比达76.3dB。该系统不仅可采用二电极法在1~100kHz范围内进行扫频式阻抗测量,而且能实现EIT成像。对SD幼鼠解剖后的组织进行阻抗测量,测量结果显示,数据有效,经最小二乘法拟合,符合Cole-Cole理论,验证了该系统阻抗测量的可行性与有效性;通过盐水槽实验,对场域中物体的分布图像进行重构,重建图像与实际分布吻合,成像效果良好。该系统很大程度上提高了前端测量信号的有效性以及系统的稳定性。     

一体化多电极电阻抗断层成像数据采集系统设计

非均匀与均匀介质电场的空间分布在边界条件上的关系是影响旋转电极EIT成像分辨率的因素之一。为此设计了一种8层共1 024电极的电阻抗断层成像数据采集系统。该系统采用一体化设计方案,8层PCB层叠结构,用排针、排母进行物理支撑和电气连接,最大限度地减少了引线对信号采集的影响。PCB工艺形成的电极具有数量多,分布均匀,在不同旋转方向上形成的电场一致性较好的特点。系统采用在FPGA中构建NIOS II软核处理器进行整体控制。结果表明,系统物理模型所形成的介质电场均匀,从不同旋转角度上实测的电场分布的其一致性较好;电场分布和数据采集的结果达到设计要求。     

基于EIT不同面积银导电布电极的试验研究

目的研究不同面积的电极对电阻抗成像的影响,选择一种最适合电阻抗成像的电极。方法使用不同面积的电极对人体进行电阻抗成像测量,通过对测得数据进行统计分析,来选择最适合人体电阻抗成像的电极。结果使用1.5cm×5cm的电极所测得的信号强于其他面积的电极,并且信号的标准差比其他电极小。结论通过试验,初步确定了基于EIT电极的最优面积,为整个EIT电极系统的研究做了必要的前提准备。     

医学EIT复合电极结构参数优化设计

目的探索医学EIT复合电极结构参数变化对系统性能的影响。方法采用笔者建立的EIT电极结构及参数优化设计方法对复合电极进行了仿真研究，研究了位于成像区域不同位置的成像目标，复合电极各结构参数改变对成像质量和系统检测灵敏度影响的规律。结果和结论各结构参数的影响错综复杂，采用多参数仿真实验的方法是一种有效的方法。     

医学电阻抗断层成像线电极与复合电极的仿真比较研究

本研究采用强制等势点有限元模型和改进的适用于复合电极的强制等势点模型，对使用线电极和复合电极的EIT系统进行了仿真正向计算和图像重建研究，比较了两种电极不同的结构参数组合对EIT系统检测灵敏度和成像质量的影响，并提出了电极结构优化方案。