醫(yī)學電阻抗斷層成像的研究.pdf

1、電阻抗斷層成像技術（Electrical Impedance Tomography,EIT）是近年來發(fā)展起來的一門新興技術,由于該技術對人體無侵入、無損害等特點,成為人們致力于將該技術應用到醫(yī)療診斷及監(jiān)護領域的熱點研究問題.該課題主要對電極結構優(yōu)化、硬件系統(tǒng)設計以及重建算法三部分進行了深入研究,主要研究工作和結果如下;1.基于Matlab的EIT系統(tǒng)仿真軟件包的開發(fā) 作者編寫完成了基于Matlab的EIT系統(tǒng)仿真軟件包,包括正問題和逆問

2、題兩部分.正問題部分能夠自動建立8電極、16電極和32電極模型,并針對不同模型自動剖分,在剖分模型基礎上,進行有限元計算;逆問題部分實現(xiàn)了反投影算法、迭代反投影算法、靈敏度系數(shù)法,Landweber法以及作者設計的兩個新算法,即預迭代法和帶閾值的廣義逆法.2.電極結構優(yōu)化設計 在醫(yī)學EIT系統(tǒng)中,常使用寬電極,與窄電極相比,寬電極能夠在敏感域中提供更為一致的電流分布,并且與皮膚的接觸阻抗比窄電極小,有利于提高系統(tǒng)的靈敏度.3.預迭代法的

3、提出 圖像重建過程即是逆問題的求解過程,該過程可演變?yōu)榫仃嚨那竽鎲栴}.對于EIT系統(tǒng),其靈敏度系數(shù)矩陣通常不是方陣,且病態(tài)性嚴重,對其求逆不再符合常規(guī)逆矩陣的規(guī)則,屬于廣義逆問題.4.帶閾值的廣義逆法及規(guī)則化參數(shù)選擇方法的提出 Landweber法和預迭代法收斂,則其殘差序列單調遞減,通過對它們的收斂性進行分析,證實對于病態(tài)性嚴重的靈敏度系靈敏矩陣,由于受計算精度的限制,迭代過程中的殘差序列不再單調遞減,從而導致重建圖象偏離實際電導率分

4、布,因此作者建立了帶閾值的廣義逆算法,提出了規(guī)則化參數(shù)選擇方法,獲得了較好的圖象重建質量.5.神經(jīng)網(wǎng)絡在圖象重建中的應用 電阻抗斷層成像是一個典型的非線性映射問題,而且其映射模型很難具體描述,而神經(jīng)網(wǎng)絡具有非線性映射、自學習能力、聯(lián)想記憶能力、并行信息處理方式及優(yōu)良的容錯性能,為EIT系統(tǒng)的建模提供了有力手段.6.基于DSP的EIT系統(tǒng)的構建 作者構建了一套基于DSP的主從式EIT系統(tǒng),數(shù)據(jù)的采集、控制以及預處理均由DSP完成,圖象重建