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_第1頁
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文檔簡介

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輻射、無損傷,因此,EIT逐漸得到了國內(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、激勵與測量通道控制模塊、信號處理模塊、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)輸出阻抗測試、5階巴特沃斯低通濾波器幅頻特性測試、頻率誤差測試等。信號處理模塊包括前置程控差動放大、信號解調(diào)電路以及程控濾波等。在前置差動放大電路的設(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,通過撥碼開關(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DSP完成A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。?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、激勵與測量通道控制、濾波控制等。A/D轉(zhuǎn)換經(jīng)過軟、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EIT系統(tǒng)進(jìn)行了通道一致性測量,然后對阻抗隨擾動的變化情況進(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),并通過位置誤差、分辨率、形狀變形等參數(shù),對重建圖像質(zhì)量進(jìn)行了評價(jià)。
  通過對EIT系統(tǒng)硬件的測試、通道一致性測量、電阻抗隨擾動的變化率提取與分析、圖像重建實(shí)驗(yàn)以及對重建獲得的圖像進(jìn)行性能評價(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

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