電阻抗乳腺掃描(EIS)硬件故障診斷系統(tǒng)的研究及圖像后處理.pdf

1、乳腺癌是一種嚴(yán)重危害婦女健康的惡性腫瘤，盡早發(fā)現(xiàn)它是提高乳腺癌患者生存率的關(guān)鍵，國內(nèi)外的相關(guān)機(jī)構(gòu)都大力提倡對(duì)適齡婦女進(jìn)行乳腺癌普查。然而，常用的乳腺癌檢查方法并不能夠很好地勝任早期普查。電阻抗掃描（ElectricalImpedanceScanning，EIS）作為一種新型的乳腺癌檢測技術(shù)，它根據(jù)惡性腫瘤組織與正常乳腺組織的電導(dǎo)率之間存在顯著性差異，通過檢測電極陣列測量乳腺表面的電流分布情況來觀察乳腺內(nèi)部是否含有電導(dǎo)率異常的包塊。該技術(shù)

2、已被證明可以輔助其它影像設(shè)備，如X線鉬靶，為乳腺癌的早期診斷提供了一種新的方法。由于EIS具有無創(chuàng)、無輻射，操作簡便，設(shè)備價(jià)格低、檢查費(fèi)用低等諸多優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)尤其適用于乳腺癌的早期普查。
　　在2002年，第四軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系電阻抗研究小組推出了國內(nèi)第一臺(tái)基于電阻抗掃描成像原理的乳腺掃描成像樣機(jī)，隨后進(jìn)行了臨床試驗(yàn)。在臨床試驗(yàn)中，該設(shè)備獲得了較好的檢測效果，顯示了其廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)臨床試驗(yàn)也對(duì)這一設(shè)備提出了新的要求和建議

3、。為了使EIS能更好地應(yīng)用于臨床普查，有必要在原有EIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的研究與改進(jìn)。
　　1、可能存在多種因素會(huì)導(dǎo)致EIS硬件電路出現(xiàn)一些故障，使整個(gè)EIS系統(tǒng)無法正常工作。本課題在分析原有的EIS硬件電路的基礎(chǔ)上，確定了關(guān)鍵的測試點(diǎn)，設(shè)計(jì)了故障診斷系統(tǒng)的硬件電路和配套軟件。通過DAQ板對(duì)測試點(diǎn)的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行采集，利用DIO板對(duì)測試點(diǎn)的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行采集。并使用故障診斷軟件控制測量流程，分析處理測試點(diǎn)的信號(hào)，最終可以把

4、故障定位到以各個(gè)芯片為中心的功能模塊級(jí)和通道電路級(jí)。EIS硬件電路的故障診斷系統(tǒng)使EIS系統(tǒng)更加完善，而且用戶可借助于此系統(tǒng)以更高的效率來排除故障進(jìn)而確保設(shè)備運(yùn)行的可靠性，使EIS更加適合臨床普查。
　　2、本課題組正在研制新一代的EIS成像系統(tǒng)，在新系統(tǒng)中采用USB（UniversalSerialBus）接口來連接計(jì)算機(jī)和EIS主機(jī)。由于EIS主機(jī)是專用的USB設(shè)備，我們還必須為應(yīng)用程序提供適當(dāng)?shù)腢SB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使得應(yīng)用程序

5、可以調(diào)用存取設(shè)備的函數(shù)來與設(shè)備進(jìn)行通信。為此，本課題借助于DriverStudio、DDK和VisualC++三個(gè)軟件開發(fā)了適合EIS系統(tǒng)的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，相應(yīng)的用戶應(yīng)用程序和USB設(shè)備固件程序。經(jīng)過調(diào)試，成功地實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與EIS主機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸。
　　3、為了進(jìn)一步提高EIS對(duì)病變組織的檢測能力，本課題對(duì)原有的EIS軟件算法作了一些改進(jìn)：通過對(duì)EIS圖像中暗團(tuán)塊部分的數(shù)據(jù)分析，確定了暗團(tuán)塊識(shí)別的空間判據(jù)和閾值判據(jù)，采用圖像

6、增強(qiáng)技術(shù)對(duì)圖像中的暗團(tuán)塊部分進(jìn)行凸顯。編程實(shí)現(xiàn)了暗團(tuán)塊識(shí)別模塊，最后用此模塊對(duì)06年40例含有暗團(tuán)塊圖像的患者數(shù)據(jù)進(jìn)行了識(shí)別，發(fā)現(xiàn)其對(duì)典型暗團(tuán)塊的檢出率為100％。
　　4、EIS檢查時(shí)要把乳房分成九個(gè)區(qū)分別進(jìn)行掃描，所以對(duì)每個(gè)乳房的檢查便得到九幀圖像。本課題嘗試把這九幀掃描圖像拼接到一起，形成一幅完整的對(duì)整個(gè)乳房進(jìn)行掃描的圖像。為此，本課題確定了每幀圖像間的拼接點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行圖像拼接，然后再利用淡入淡出的思想對(duì)合成圖像中的拼接縫進(jìn)