一种电阻抗断层成像的图像后处理算法

目的：研究电阻抗断层成像的图像处理方法,改善图像显示效果.方法：先利用相邻三角形单元的电导率估计节点的电导率,然后根据三角形单元3个顶点的电导率进行二维线性插值获得单元内任意点的电导率.结果：原始的按三角形单元分块显示的电阻抗断层成像的图像,可转换为光滑的图像.结论：图像显示效果得到很大的改善;此方法适用于所有三角形剖分的电阻抗断层成像的图像处理.     

电阻抗参数成像数据采集系统中三种电流-电压转换器的比较

目的 寻找一种能在2-380kHz间提供2MΩ以上的等效输出阻抗和０.1％以上精度的电压－电流转换电路（ＶＩＣ）。为电阻抗参数成像数据采集系统的建立打下基础。方法 在分别对单运放ＶＩＣ＝三运放ＶＩＣ和由仪表放大器的成的ＶＩＣ的工作原理进行了分析的基础上，根据各自的要求建立了这３个ＶＩＣ，并在不同频率点进行了测量。结果 在低频端，基于仪表放大器的ＶＩＣ具有极高的输出阻抗和很低的噪声水平，在高频时只有三运放ＶＩＣ性能能接近要求。结论 在电阻抗参数成像数据采集系统中应采用三运放ＶＩＣ。     

磁感应断层成像技术中涡流问题的有限元法仿真研究

目的 为了求解磁感应断层成像(magnetic induction tomography, MIT)技术中的涡流问题,以获得MIT正问题的有效解法.方法 推导了对应于MIT技术的涡流场的微分方程及其边界条件,采用有限元方法计算了场域内一些不同电导率或位置的扰动目标下的位函数.结果 仿真计算结果与单线圈MIT系统的测量结果相吻合.结论 本文提出的有限元计算方法适用于生物组织磁感应断层成像技术,是解决MIT正问题的一个有效方法,更完善的仿真计算模型有望进一步提高计算精度.     

用于电磁感应阻抗测量的高精度鉴相器

根据反馈原理,采用乘法器设计和实现了一个用于电磁感应阻抗测量的高精度鉴相器。当激励频率为 50KHz时,鉴相器的相位灵敏度△Vq/△φ=11．46V/rad;输出端噪声的标准差 STD(△φ[rad])=1．42×10-4rad;输出端的信噪比 SNR＝41．842dB;系统响应时间为 3s。     

双激励线圈磁感应断层成像的可行性研究

研究磁感应断层成像中两个激励线圈相对于单个激励线圈时增强被测对象内部磁感应强度的可行性。利用电磁场数值计算软件Comsol Multiphysics,在三维球形头模型外周设置单个激励线圈或呈不同夹角的两个激励线圈(夹角分别设置为30°、60°、90°、120°、150°、180°),分别计算中心有病变组织和无病变组织时中心位置的磁感应强度,并加以比较。中心无病变组织时,除夹角为180°外,中心位置的磁感应强度约为单激励线圈的2倍;中心有病变组织时,除夹角为180°外,随夹角增大中心位置的磁感应强度从单激励线圈的2倍开始逐渐增大;除夹角为180°外,有病变和无病变时中心位置的磁感应强度的变化量随夹角的增大而逐渐减小,但是夹角小于90°时该变化量大于单激励线圈的变化量。两激励线圈夹角为180°时,无论中心有无病变组织,中心位置的磁感应强度均减小。结果表明:双激励线圈较单激励线圈有可能增大被测对象内的磁感应强度;通过合理选择双激励线圈的夹角,有可能放大被测对象内部病变组织导致的磁感应强度的变化;两者均可改善磁感应断层成像。     

动物组织复电阻抗谱随离体时间的变化

建立基于四电极法的测量系统，测量了犬和兔部分离体组织的复阻抗谱，观察了部分动物组织复电阻抗谱随离体时间而发生的变化，结果发现，随着动物组织离体时婚的延长，其复阻抗谱发生显著变化：1、低频段电阻显著增加；2、复阻抗谱的虚部增加(容性成份增加)；3、特征频率降低。结合动物组织离体后发生的组织、细胞水平的变化，我们认为：动物组织复电阻抗谱随离体时间的变化应该与组织细胞内液、细胞外液的离子成份变化相关，同时应该与细胞膜活性相关。     

用于脑部电阻抗断层成像的高稳定性恒流源的设计

目的:提高脑部电阻抗断层成像数据采集系统的恒流源的输出稳定度. 方法:采用屏蔽驱动的方法减弱电极导线分布电容的分流作用,同时采取输出电流补偿的方法对多路开关上的分布电容分流作用进行补偿.结果:仿真结果表明通过这些措施后流经1.5 kΩ负载的激励电流的幅度在工作频率范围内最大相对偏差可由原来的7%降至0.4%以下.最终所实现的激励源的最大相对偏差也小于1%.结论:所采取的电极导线屏蔽驱动和输出电流补偿的方法可以达到有效提高恒流源输出电流稳定度的目的.     

基于FPGA实现的用于生物电阻抗成像的多频信号源

目的:为满足电阻抗多频成像的要求,鉴于现有信号源的不足,研制集成度高、信噪比高的多频信号源。方法:根据数字频率合成理论,基于FPGA实现了多频信号源的核心部分。结果:所实现的信号源具有4种频率输出模式,最多可同时输出4种频率,输出频率范围为1.9～341.8kH z,信噪比一般在-90dB左右。结论:基于FPGA实现的多频信号源可灵活控制输出频率,指标满足电阻抗多频成像的要求。     

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。     

EIS检测电极屏蔽地环宽度对成像结果的影响

目的:评估电阻抗乳腺扫描(EIS)技术中检测电极阵列周围屏蔽地环大小对系统检测性能的影响,并针对64电极阵列提出合适的地环宽度.方法: 在64电极的物理模型中模拟人体乳腺组织分布,采用相同电极阵列、不同屏蔽地环宽度的检测电极,分别检测均匀背景溶液、同一体积和深度的琼脂目标体,对比测量结果.人为使用绝缘材料遮盖检测电极屏蔽地环,测量30例女性志愿者,观察地环屏蔽前后的数值变化.结果: 屏蔽地环宽度越小,电场边缘效应越明显,测量数据的离散性呈以下趋势:0 mm>2 mm>3 mm>5 mm>7mm.在临床检查中,屏蔽地环的不良接触同样影响EIS成像质量.结论: 电极屏蔽地环宽度大小对于EIS成像中检测性能的影响至关重要,介于5～7 mm之间的屏蔽地环宽度对于64电极阵列较为合适.