生物阻抗電磁層析成像系統(tǒng)研究.pdf

1、電磁層析成像技術(shù)(Electromagnetic Tomography,簡(jiǎn)稱(chēng)EMT)是一種基于電磁感應(yīng)原理的新型過(guò)程層析成像技術(shù)。通過(guò)向分布在物場(chǎng)邊界的激勵(lì)線(xiàn)圈注入交變電流產(chǎn)生磁場(chǎng),在被測(cè)物體內(nèi)部激發(fā)感應(yīng)磁場(chǎng),利用檢測(cè)線(xiàn)圈獲取磁場(chǎng)在邊界的感應(yīng)電壓信號(hào),進(jìn)而獲得物場(chǎng)空間的導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率的分布信息。電磁層析成像除了具有非接觸、低成本、無(wú)害等特點(diǎn),相較于一般的電阻抗層析成像技術(shù)(Electrical Impedance Tomography,

2、簡(jiǎn)稱(chēng)EIT),EMT在成像區(qū)域中心有較高的敏感性。對(duì)于被高電阻物質(zhì)包圍的被測(cè)對(duì)象,磁場(chǎng)可以比較容易的耦合進(jìn)入并在被測(cè)對(duì)象內(nèi)產(chǎn)生渦流,這在對(duì)生物深層組織的研究中具有重要的意義。
　　課題在系統(tǒng)地總結(jié)生物電阻抗成像技術(shù)及電磁層析成像技術(shù)的研究現(xiàn)狀與存在不足的基礎(chǔ)上,針對(duì)目前EMT系統(tǒng)工作頻率較低,無(wú)法用于低電導(dǎo)率的生物組織電阻抗成像問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一套工作頻率在500KHz——10MHz的雙通道電磁層析成像系統(tǒng),主要研究?jī)?nèi)容如下:

3、　　1.系統(tǒng)利用屏蔽線(xiàn)繞制了具有平衡線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)的傳感器。屏蔽層采用單點(diǎn)接地,避免線(xiàn)圈內(nèi)芯的磁感應(yīng)電流受到外界的干擾,簡(jiǎn)化了EMT系統(tǒng)的屏蔽裝置;傳感器的平衡線(xiàn)圈結(jié)構(gòu),能有效的消除激勵(lì)線(xiàn)圈與檢測(cè)線(xiàn)圈的容性耦合,提高系統(tǒng)檢測(cè)信號(hào)的靈敏度。
　　2.針對(duì)高頻信號(hào)容易受到干擾、產(chǎn)生相位偏移的特點(diǎn),檢測(cè)通道采用二階主動(dòng)反饋測(cè)量電路,能夠使由運(yùn)算放大器構(gòu)成的檢測(cè)放大單元,相位測(cè)量精度達(dá)到0.031°,可有效地消除相位誤差。
　　3.利用N

4、I PXI-5105板卡構(gòu)建對(duì)高頻信號(hào)的高速采集系統(tǒng),簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性;運(yùn)用LabVIEW測(cè)試組態(tài)軟件設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行在線(xiàn)處理和監(jiān)測(cè)的應(yīng)用程序;并應(yīng)用Matlab軟件設(shè)計(jì)數(shù)字正交解調(diào)算法,對(duì)采集到的離散信號(hào)進(jìn)行解調(diào),得到檢測(cè)信號(hào)的幅值和相位信息。
　　4.在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,以不同電導(dǎo)率鹽溶液為實(shí)驗(yàn)被測(cè)對(duì)象,對(duì)被測(cè)電導(dǎo)率與檢測(cè)信號(hào)幅值和相位的關(guān)系進(jìn)行了分析;討論了檢測(cè)信號(hào)相位差與激勵(lì)頻率、被測(cè)對(duì)象的空間位置和不同