脑脊液变化对脑出血电阻抗成像表征的影响研究

目的:探究脑脊液(CSF)变化对脑出血电阻抗断层扫描(EIT)成像表征影响的基本规律,为成像方法改进奠定实验基础。方法:采用基于COMOSL软件建立含有脑脊液层和脑出血目标的三维颅脑有限元仿真模型,利用阻尼最小二乘算法重建CSF整体减少和局部减少情况下的EIT图像,以重建图像感兴趣区域(ROI)的平均阻抗值作为重建结果分析的主要参考指标。结果:当CSF整体体积减少时,EIT图像中存在阻抗升高的目标,易造成对出血目标成像的误判,当其体积减少2 ml以上时,EIT图像难以真实地反映出血目标的位置和变化信息;CSF体积的变化与EIT重建值之间具有高度相关性。在CSF体积局部减少的情况下,EIT图像能够反映出血目标的位置信息,但其重建值表达为阻抗升高。结论:脑脊液变化对脑出血电阻抗成像表征的影响研究证实,CSF体积变化是导致出血性病变在EIT图像中表现为阻抗升高的重要影响因素,可为后续脑出血EIT成像算法改进提供数据支撑。     

三种EIT算法重建图像评价的仿真研究

目的：针对不同的电阻抗断层成像（EIT）图像重建算法,建立客观有效的评价方法。方法：采用等位线反投影法、Landweber预迭代法和Tikhonov正则化算法,对不同深度位置的目标仿真成像。引入图像重建质量函数D和结构偏离度SSIM,评价3种算法。结果：成像目标由场域中心向边缘移动时,3种算法的图像重建质量函数D的数值随着目标的移动而减小,结构偏离度SSIM的值逐渐增大。结论：图像重建质量和结构偏离度函数是适合EIT图像特征且客观、有效的EIT图像效果评价工具,能很好地反映出图像信息和不同成像算法的差异。     

基于径向基函数神经网络的脑损伤电阻抗成像仿真研究

目的：基于径向基函数(RBF)神经网络对不同脑损伤场景目标进行电阻抗断层扫描(EIT)图像重建,评价不同状态下损伤预测准确率,为后期成像方法优化奠定基础。方法：基于COMSOL仿真建模软件建立多层圆域仿真模型,利用外部插件编程实现模型循环激励和RBF神经网络的生成,分别对单一脑出血和脑缺血、多发脑出血和脑缺血4种脑损伤状态进行EIT图像重建,利用图像相关系数和神经网络均方误差评估RBF神经网络的损伤预测能力。结果：在4种不同脑损伤状态下,RBF神经网络能够预测出不同位置及大小的出血和缺血目标,且4种状态的脑损伤图像相关系数(r值)分别为0.985、0.989、0.965和0.965,均方误差分别为0.0015、0.00002、0.0035和0.00004,证明其预测准确率较高。结论：RBF神经网络可以应用于复杂模型和多个脑损伤状态的EIT图像重建,可为后期图像重构算法优化提供一定算法基础。     

电阻抗成像临床应用研究

电阻抗断层成像技术(EIT)是医学成像技术的一个新方向,具有无创、便携、廉价、操作简单、功能信息丰富等特点,是当今生物医学工程学的重要研究课题之一。本文介绍国外研究小组在EIT临床应用研究方面的一些新进展,包括区域性肺通气测量中不同兴趣区定义的比较,绝对肺电阻率测量的最佳电极位置,心搏出量监测,头部多频EIT分析和校准方法,癫痫发作期的EIT神经成像,冷冻切除组织存活性检测,以及绝对EIT与功能EIT检测肺部积气和积液。     

肺部电阻抗成像系统

肺功能的连续监测对临床肺疾病患者的及时治疗十分重要.文中讨论了肺部电阻抗成像（EIT）的硬件系统,针对人体肺部仿真模型,利用Landweber预迭代算法进行图像重建研究.和线性反投影相比,结果表明,Landweber预迭代算法可削弱拖尾现象,提高图像质量,且重建过程分为离线预迭代和在线一步成像,提高了实时成像速度.     

离体猪肝组织温度的电阻抗成像监测研究

目的：获得肝组织的EIT图像与温度的关系,为采用电阻抗成像法监测在肝肿瘤热疗时的体内温度奠定基础。方法：将新鲜离体猪肝放入装有盐溶液的物理模型中,测温探头插入肝组织的不同位置用于监测过程中的温度分布,用EIT实时图像监测肝组织的阻抗变化。结果：EIT图像显示组织温度上升时,组织阻抗逐渐下降。随着温度的上升,EIT图像目标区域颜色明显有变红,并呈扩散趋势。用边界电压、感兴趣区域重构值等表征温度时,可以获得较好的拟合效果,边界电压的最大拟合绝对误差在3.6℃左右,感兴趣区域重构值的最大拟合绝对误差在1℃左右。结论：温度变化与图像变化之间存在一定的关系,高温时组织电阻抗特性发生显著改变,在临床热疗中有可能通过EIT来实时监测热疗时的温度。     

生物电阻抗测量技术

以人体组织的阻抗特性为基础,阐明了简化模型,血液电阻率,细胞膜容抗以及呼吸干扰等对血流图测量准确性和重复性的影响;比较了采用全身测量、分段测量和多频率方法行人体成分分析(BIA)测量时的优缺点;提出采用阻抗测量建立有效的胃动力学评价方法;展现了代表生物阻抗测量技术发展方向的电阻抗断层成像技术(EIT)的诱人应用前景.     

人颅脑模型内阻抗扰动的电阻抗断层成像测量敏感性研究

目的：研究EIT技术对颅内不同区域病变的敏感性。方法：建立一个可相对准确地模拟脑部电阻率分布及其变化的物理模型,并通过实际的数据测量、图像重构与数值分析的方法,研究EIT技术对于颅内不同位置处的弱电阻率扰动的检测敏感程度。结果：当电极系统与扰动处于同一平面时,可以获得较好的敏感性;而选择模型的中间层电极进行EIT数据采集时,可以保证对模型内各位置处的扰动检测效果。结论：通过合理的电极位置选择,EIT技术可以实现颅内病变的准确检测。     

在逼近真实脑有限元模型上实现电阻抗断层成像的仿真研究

目的:建立具有大脑真实外形的脑有限元模型,并在此基础上仿真研究大脑生物电阻抗断层成像(EIT)。方法:利用曲线拟合方法模拟大脑外形曲线,借助有限元方法和等位线反投影算法完成脑EIT仿真成像。结果:电阻率变化的位置、面积和大小能准确重构出来,但成像质量有待进一步提高。结论:为脑EIT成像应用于临床打下基础。     

电阻抗断层成像应用技术研究

电阻抗断层成像（EIT）是一种全新的医学成像和图像监护技术.提出了我国EIT应用技术研究可能面临的一些问题和建议,涉及电极性能与评价方法,数据采集与图像增强,成像算法和特征信息识别与诊断判据等.希望能对我国EIT研究的发展有所帮助.     

VC＋＋与MATLAB混合编程技术在生物电阻抗断层图像重建中的应用

目的：为满足电阻抗断层成像（EIT）过程中数据实时处理要求,开发肺呼吸过程电阻抗图像重建应用软件并阐述实现方法。方法：将MATLAB C＋＋数学库及Mathtools绘图函数库嵌入VC＋＋高级编程语言,实现动态调用图像重建算法、二维绘图函数及矩阵计算函数等,使其满足实时电阻抗断层成像数据处理与图像重构要求。结果：软件成功实现了肺呼吸过程的电阻抗断层动态成像与数据处理。结论：为电阻抗图像重建过程的实时数据处理提供了新方法。     

几种发展中的生物电阻抗成像方法和系统

在明确了生物电阻抗成像技术概念和优势的基础上，从多频率电阻抗断层成像、感应电流断层成像、磁感应断层成像等三种发展中的生物阻抗成像方法，对生物电阻抗成像技术研究进展进行了概述，分析了它们与传统生物电阻抗断层成像技术相比所具有的优势，并归纳出它们各自的应用方向。指出：生物阻抗成像技术是当今生物医学工程学的重要研究课题之一，是一种理想的、具有诱人应用前景的医学成像技术。     

三种电阻抗断层动态成像算法的仿真比较研究

三种电阻抗断层动态成像算法进行了比较研究。基于有限元仿真模型,对三种算法的图像分辨率、抗噪性能和运算速度分别进行了对比,结果表明,反投影算法具有良好的抗噪性能,牛顿一步重建法的图像分辨率最佳,灵敏度矩阵重建算法整体性能适中。     

阻抗成像实用化应用技术研究

阻抗成像(EIT)是一种全新的医学成像技术。它和其他成熟技术一样,需要一个从方法学研究,应用技术研究到临床应用的发展过程。需要理论—技术—应用—技术—理论的多次反复、循环,才能日趋成熟。我国从EIT方法学研究向应用基础和临床应用研究过渡的时机已经成熟。提出了我国EIT实用化应用技术研究可能面临的一些问题和建议,涉及电极性能与评价方法,成像算法和数据采集与图像处理方法等。希望能对我国EIT研究的发展有所帮助。     

基于匹配点插值算法的半球模型电阻抗三维图像重建

目的:为了得到头颅和乳腺电阻抗成像的三维图像,更好地诊断脑部及乳腺肿瘤病变位置,改变以往的图像二维显示方式,对半球模型电阻抗二维重构图像结果进行三维重建。方法:对浸泡在半球形水槽中电导率为2.1 S/m的半锥形异物模型重构得到二维图像,根据电阻抗图像数据特点,对图像数据作预处理以便插值使用。使用匹配点插值算法对二维电阻抗图像进行插值,形成三维重建模型。结果:插值结果可以体现层数据间的过渡,三维重建结果体现了原模型的位置信息。结论:该算法能够实现电阻抗的三维成像,并能确定异物模型的位置,便于肿瘤疾病的诊断,满足电阻抗成像的实时监护要求。     

基于数字相敏检波的恒流源输出阻抗检测及补偿技术实现

目的：为了提高电阻抗成像系统（EIT）的图像重构精度,研究并实现了恒流源输出阻抗值的检测以及补偿技术。方法：在EIT系统上设计了恒流源输出阻抗检测电路,用高速AD采回检测电路的输出电压值,并在数字信号处理器（DSP）实现数字相敏检波（DPSD）后得到恒流源输出阻抗。之后在恒流源输出端并联负电容补偿恒流源输出电容,以增大恒流源输出阻抗,提高EIT系统图像重构精度。结果：由实验结果发现,负电容补偿技术虽然无法使恒流源输出阻抗值趋于无穷,但是可使其阻抗值明显增大。结论：该阻抗检测方法及补偿电路独立于恒流源设计,是恒流源设计之外的测量和进一步提高其输出阻抗的方法,不仅可以很好地应用于EIT系统,也可以应用于其他对恒流源输出阻抗有较高要求的系统。     

电阻抗断层成像脑出血模型的仿真研究

目的：建立脑出血有限元模型,对其进行电阻抗断层成像仿真研究.方法：基于4层同心圆头模型,利用有限元方法和动态NOSER算法重构成像.结果：单病灶脑出血模型的病灶能够被准确重构呈现,而多病灶模型中邻近病灶间的边界重构较为模糊.结论：动态NOSER算法是一种有效检测脑出血的电阻抗断层成像方法.