基于物理模型的醫(yī)學(xué)電阻抗成像關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、電阻抗成像技術(shù)（Electrical Impedance Tomography，EIT）融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)和圖形圖像處理技術(shù)。EIT最大的優(yōu)點(diǎn)，同樣也是大多數(shù)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備難以匹及的便是無(wú)輻射、無(wú)損傷，因此，EIT逐漸得到了國(guó)內(nèi)外各研究小組的高度關(guān)注。
　　論文基于模塊化的思想進(jìn)行EIT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括多頻恒流源模塊、激勵(lì)與測(cè)量通道控制模塊、信號(hào)處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊等。多頻恒流源具有交互性，具有頻率值輸入控制與實(shí)時(shí)顯示

2、功能。對(duì)多頻恒流源模塊進(jìn)行了電壓控制電流源（Voltage Controlled Current Source，VCCS）輸出阻抗測(cè)試、5階巴特沃斯低通濾波器幅頻特性測(cè)試、頻率誤差測(cè)試等。信號(hào)處理模塊包括前置程控差動(dòng)放大、信號(hào)解調(diào)電路以及程控濾波等。在前置差動(dòng)放大電路的設(shè)計(jì)中，采用技術(shù)更為先進(jìn)、性能更加優(yōu)良的的PGA281放大器，通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)控制。數(shù)據(jù)傳輸模塊主要包括電源、A/D保護(hù)及校正、串口傳輸?shù)?。選用CJ431芯片來(lái)產(chǎn)

3、生兩路基準(zhǔn)電壓，用于A/D的增益及偏移誤差校正。利用TMS320F2812型號(hào)DSP完成A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?shù)據(jù)處理與傳輸軟件包括上位機(jī)與下位機(jī)兩部分。上位機(jī)部分能夠完成數(shù)據(jù)的接收與保存，以提供給后期圖像重建。下位機(jī)部分主要包括A/D轉(zhuǎn)換及校正、數(shù)據(jù)傳輸、激勵(lì)與測(cè)量通道控制、濾波控制等。A/D轉(zhuǎn)換經(jīng)過(guò)軟、硬件校正之后，轉(zhuǎn)換精度得到了明顯的提升，轉(zhuǎn)換精度誤差在1.3％以下。改進(jìn)的牛頓-拉弗森（Newton– Raphson，NR）

4、算法用于圖像重建工作，降低了計(jì)算量，提高了圖像重建速度。對(duì)EIT系統(tǒng)進(jìn)行了通道一致性測(cè)量，然后對(duì)阻抗隨擾動(dòng)的變化情況進(jìn)行了數(shù)據(jù)提取與分析，進(jìn)行了基于物理模型的斷層圖像重建實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)位置誤差、分辨率、形狀變形等參數(shù)，對(duì)重建圖像質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　通過(guò)對(duì)EIT系統(tǒng)硬件的測(cè)試、通道一致性測(cè)量、電阻抗隨擾動(dòng)的變化率提取與分析、圖像重建實(shí)驗(yàn)以及對(duì)重建獲得的圖像進(jìn)行性能評(píng)價(jià)表明，設(shè)計(jì)的EIT系統(tǒng)工作穩(wěn)定且性能良好，采用模塊化的思想設(shè)計(jì)EI