開放式磁感應(yīng)成像技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、目前運用于臨床的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)可分為兩種:結(jié)構(gòu)性成像和功能性成像。結(jié)構(gòu)性成像包括:X射線成像,CT,磁共振成像,超聲成像。功能性成像主要包括:放射性核素顯像,功能性核磁共振成像,腦磁圖,電阻抗成像技術(shù)。當(dāng)前,臨床急需一種能夠進行功能性成像的便攜式床邊實時檢測設(shè)備,上述各種方法只有電阻抗成像技術(shù)能夠提供連續(xù)時間功能性監(jiān)護成像。然而,由于電阻抗成像技術(shù)需要向被測物體內(nèi)注入電流,顱骨層的低電導(dǎo)率限制了電阻抗成像技術(shù)在顱腦疾病功能性成像方面的應(yīng)用

2、。所以,本論文根據(jù)磁場能夠穿透低電導(dǎo)率顱骨的特點,針對顱腦疾病的實時監(jiān)護,研究一種新型的無接觸式功能性成像技術(shù):開放式磁感應(yīng)成像。論文內(nèi)容包括以下幾個方面:
 ?、匍_放式磁感應(yīng)成像的正問題理論研究。正問題研究主要包括兩方面:一是采用基于有限元的A-ψ法分析二維場域內(nèi)的渦流分布情況。二是參照地質(zhì)勘測分層模型的思路,提出生物體組織分層介質(zhì)模型的假設(shè),采用基于區(qū)域劃分的Gauss-Legendre數(shù)值積分算法計算分層介質(zhì)的開放式磁感應(yīng)成

3、像正問題。
  ②開放式磁感應(yīng)成像逆問題研究。采用改進遺傳算法計算分層開放式磁感應(yīng)成像的逆問題。對遺傳算法作了如下改進:根據(jù)個體之間的廣義漢明距離限制,產(chǎn)生初始種群;采取精英保留策略和基于壓差的排序方法進行選擇操作;根據(jù)相關(guān)性配對方法,選擇進行交叉的兩個體,根據(jù)有效交叉區(qū)域的限制,確定單點交叉的基因座位置,根據(jù)個體適應(yīng)度的大小,確定自適應(yīng)交叉概率;根據(jù)進化代數(shù),自適應(yīng)調(diào)節(jié)變異概率。對開放式磁感應(yīng)成像進行了仿真試驗,結(jié)果表明:對于半

4、徑為10mm的探頭,能對表皮下20mm的范圍內(nèi),出血范圍大約為兩倍探頭尺寸的電導(dǎo)率異常情況能夠比較準確的進行重構(gòu)。
  ③測量系統(tǒng)研制。介紹了開放式磁感應(yīng)成像的硬件測量系統(tǒng)的各組成模塊和設(shè)計原理。針對頭顱,設(shè)計了傳感器呈球面分布的多通道開放式磁感應(yīng)成像設(shè)備。
 ?、軐嶒炑芯?。實驗研究包括兩個主要內(nèi)容:一是系統(tǒng)性能指標測試實驗,確定測量系統(tǒng)的靈敏度,穩(wěn)定性,以及噪聲水平。測試結(jié)果表明:系統(tǒng)的相位靈敏度優(yōu)于幅值靈敏度。所以我們確

5、定以相位作為成像數(shù)據(jù)的來源。系統(tǒng)的相位靈敏度為0.185°/S/m。通過穩(wěn)定性測試實驗,引入?yún)⒖纪ǖ?,大大減小了系統(tǒng)的相位噪聲。系統(tǒng)的相位噪聲在±0.05°之間。二是水槽實驗,通過一系列水槽實驗研究了開放式磁感應(yīng)成像系統(tǒng)的成像效果。通過變頻實驗發(fā)現(xiàn),激勵頻率越高,越有利于提高圖像的分辨率。檢測深度的實驗表明,現(xiàn)有水槽系統(tǒng)的探測深度大約為20mm左右。最后,通過覆蓋骨頭的瓊脂實驗,證明了磁感應(yīng)成像系統(tǒng)對低電導(dǎo)率骨骼的穿越能力,為將來實現(xiàn)臨

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