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1、磁感應(yīng)成像技術(shù)(Magnetic Induction Tomography,MIT)是一種新興的生物阻抗成像技術(shù)。其原理是由激勵(lì)線圈中通入的正弦電流在空間中產(chǎn)生交變磁場(chǎng),交變磁場(chǎng)在被測(cè)物中感應(yīng)出渦流,渦流又在空間中感應(yīng)出二次磁場(chǎng)。由于二次磁場(chǎng)的大小與被測(cè)物的電導(dǎo)率分布有關(guān),因此通過檢測(cè)二次磁場(chǎng)就能重構(gòu)出被測(cè)物的電導(dǎo)率分布。磁感應(yīng)成像技術(shù)采用磁場(chǎng)作為激勵(lì)源,與CT、核磁共振等成像技術(shù)相比,它對(duì)人體不會(huì)造成傷害,具有安全可靠的特點(diǎn)。采用磁場(chǎng)
2、作為激勵(lì)源,激勵(lì)線圈可以不必與人體相接觸,從而避免了接觸阻抗對(duì)成像造成的誤差。另外,磁場(chǎng)能夠穿過電導(dǎo)率較低的顱骨,非常適合對(duì)頭顱進(jìn)行成像。磁感應(yīng)成像技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的熱門研究課題。
本論文針對(duì)磁感應(yīng)成像技術(shù)的逆問題,重點(diǎn)研究了圖像重建的算法。通過分析傳統(tǒng)螺旋線圈產(chǎn)生的激勵(lì)磁場(chǎng)空間分布的不均勻性,提出采用亥姆霍茲線圈作為激勵(lì)線圈的新磁感應(yīng)成像系統(tǒng)模型。并在該模型下運(yùn)用反投影算法進(jìn)行成像,然后提出方法對(duì)算法進(jìn)行
3、改進(jìn)的方法。主要研究的內(nèi)容如下:
(1)建立雙層球模型模擬簡(jiǎn)化的頭顱及其病變組織,采用分離變量法求解出該模型矢量磁位和檢測(cè)線圈上感應(yīng)電壓的的解析解。通過仿真實(shí)驗(yàn),得到檢測(cè)線圈測(cè)得的電壓與被測(cè)物的電導(dǎo)率之間呈線性變化關(guān)系。
(2)通過仿真得到傳統(tǒng)螺旋線圈激勵(lì)方式下的激勵(lì)磁場(chǎng)在空間中是向周圍發(fā)散衰減的。這使被測(cè)區(qū)域內(nèi)不同位置的電導(dǎo)率單元受到的激勵(lì)磁場(chǎng)不相等,而且在運(yùn)用反投影進(jìn)行成像時(shí),由磁力線構(gòu)成的投影路徑也是彎
4、曲的。而亥姆霍茲線圈能夠產(chǎn)生均勻磁場(chǎng),因此選用亥姆霍茲線圈作為激勵(lì)線圈,提出新的磁感應(yīng)成像系統(tǒng)來克服上述問題。
(3)在亥姆霍茲線圈作為激勵(lì)線圈的系統(tǒng)模型下,運(yùn)用反投影算法對(duì)成像模型進(jìn)行圖像重構(gòu),得到的結(jié)果能夠準(zhǔn)確地反映異物的位置,但是存在嚴(yán)重的偽跡。
(4)從兩個(gè)方面對(duì)反投影算法重構(gòu)的圖像質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)。一,從得到更多更全面的投影數(shù)據(jù)出發(fā),證明通過增加檢測(cè)線圈個(gè)數(shù)、加密檢測(cè)線圈的旋轉(zhuǎn)步進(jìn)能夠消除圖像的部分偽跡
5、,提高圖像的分辨率。二,從對(duì)算法進(jìn)行修正的角度出發(fā),采用混合加權(quán)反投影算法和濾波反投影算法進(jìn)行圖像重構(gòu)。結(jié)果表明兩種改進(jìn)的算法都能消除反投影成像結(jié)果的偽跡,對(duì)異物的定位也很準(zhǔn)確。
(5)通過對(duì)不同成像模型的仿真,研究了反投影、混合加權(quán)的反投影、濾波反投影對(duì)異物目標(biāo)的位置、大小、數(shù)量的靈敏性以及抗噪聲能力。結(jié)果表明:這三種算法都能準(zhǔn)確地對(duì)異物目標(biāo)進(jìn)行定位。但當(dāng)異物靠近被測(cè)區(qū)域邊緣時(shí),混合加權(quán)的反投影算法得到異物向邊緣偏移。當(dāng)
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