三維電阻抗圖像重建模型優(yōu)化研究.pdf

1、生物醫(yī)學電阻抗成像技術(Biomedical electrical Impedance Tomography，EIT)作為一種無損的、功能性的、實時監(jiān)控的醫(yī)學影像技術，在未來的醫(yī)學影像應用中有著無限的發(fā)展空間。其生物醫(yī)學理論基礎是根據(jù)人體不同組織器官在不同生理病理狀態(tài)下具有不同阻抗特性以及阻抗分布狀態(tài)特點。通過在生物體體表配置一定數(shù)量的電極并施加安全頻率下的電壓/電流激勵，測量其體表電壓數(shù)據(jù)，根據(jù)生物體不同組織/器官的電特性，經過圖像重

2、建算法以斷層圖像的形式重構出生物體內部阻抗特性的變化及其分布情況，進而獲取生物體內部生理/病理信息。EIT具有非侵入式、安全無輻射、成本低、速度快、可實時連續(xù)監(jiān)測等優(yōu)勢，成為臨床醫(yī)學影像技術的有力補充手段。
　　本文主要針對人體胸腔呼吸過程中的三維圖像重建方法進行研究。從人體三維胸腔建模入手，以提取輪廓方式構建三維仿真模型，提高了模型準確性與匹配度;研究了三維EIT系統(tǒng)的電極層間距優(yōu)化問題，得到有效的優(yōu)化參數(shù)，提高了成像質量;對不

3、同剖面進行斷層成像，獲取了更為豐富的圖像信息;開發(fā)了MATLAB GUI圖像仿真平臺，提供了實時連續(xù)監(jiān)測平臺。論文開展了三維模型仿真試驗與人體肺呼吸試驗，通過構建三維模型所求得靈敏度矩陣，進行圖像重建，獲得不同斷層的呼吸過程圖像。
　　本文主要創(chuàng)新點如下:
　　(1)提取人體胸腔輪廓，構建人體胸腔模型。本文利用3D光學掃描系統(tǒng)對健康男性志愿者的胸腔外部輪廓掃描得到人體胸腔輪廓模型;通過志愿者的肺X片獲取人體肺部生理結構信息，

4、由SolidWorks軟件仿構造出一定比例尺寸的肺器官結構模型;最后對構建好的模型在其尺寸比例與位置分布方面做出優(yōu)化，使其接近最真實的生理結構分布;
　　(2)搭建了三維正問題模型，進行逆問題求解并優(yōu)化參數(shù)。對模型不同剖面進行斷層成像并分析圖像重建結果;對兩層16電極的層間距進行優(yōu)化，在不同電極層間距的模式下成像，通過正問題求解流線圖與圖像重建結果的評價指標，最終得出當電極層間距為8cm時成像效果最佳;將上述所得二維斷層圖像進行三