肺功能電阻抗成像技術(shù)研究.pdf

1、生物電阻抗是指生物體或生物組織、生物器官、生物細(xì)胞在低于興奮閾值的安全電流作用下所表現(xiàn)出的阻抗變化。生物電阻抗斷層層析成像技術(shù)(BiomedicalElectrical Impedance Tomography，MEIT)是通過(guò)配置體表電極陣列、施加一定頻率的低幅交變安全電流，并通過(guò)掃描電極測(cè)量電壓數(shù)據(jù)，從而提取與人體生理、病理狀態(tài)相關(guān)的組織或器官的電特性信息，并經(jīng)數(shù)據(jù)采集和處理后，重構(gòu)被測(cè)組織或器官的斷層分布圖像。
　　 與C

2、T及MRI技術(shù)相比，EIT具有安全、無(wú)毒、無(wú)害、便攜等優(yōu)點(diǎn)，而且能對(duì)人體組織與器官進(jìn)行無(wú)損傷的功能成像，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)、連續(xù)圖像觀察。本課題圍繞人體呼吸過(guò)程的功能性成像技術(shù)開展研究，主要的研究工作包括：
　　 1.基于FPGA的數(shù)字化肺功能成像系統(tǒng)研究；
　　 2.圖像重建算法研究：提出肺部電阻抗成像技術(shù)的雙模型圖像重建算法，利用MATLAB仿真重建肺部物理模型的靜態(tài)圖像及肺部呼吸過(guò)程的二維動(dòng)態(tài)圖像；研究了自適應(yīng)多重網(wǎng)

3、格算法，參考后驗(yàn)誤差求解正問題，采用正則化與自適應(yīng)多重網(wǎng)格剖分相結(jié)合的算法重建場(chǎng)域內(nèi)部電阻率分布；最后研究了最小二乘共軛梯度圖像重建算法，并進(jìn)行成像仿真，給出了相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)。
　　 3.研究了正常肺、心臟、脂肪和肌肉四種離體生物組織的電阻抗特性；并對(duì)人體健康肺組織及浸潤(rùn)性肺癌組織的電阻抗頻率特性進(jìn)行了測(cè)量及研究。
　　 4.融合靈敏場(chǎng)幾何分布與電導(dǎo)率分布等先驗(yàn)信息的肺功能成像技術(shù)研究：從肺部CT圖像獲取人體胸部生理結(jié)構(gòu)信

4、息并結(jié)合電導(dǎo)率信息，求解靈敏度矩陣，利用MATLAB進(jìn)行圖像重構(gòu)，提高了重建圖像的分辨率；利用Visual C++與MatlabC++數(shù)學(xué)庫(kù)以及MathTools混合編程，開發(fā)了融入先驗(yàn)信息的肺部電阻抗成像實(shí)時(shí)軟件包，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)過(guò)程臨床需求。
　　 5.EIT_TJU_Ⅱ系統(tǒng)的空間分辨率和阻抗分辨率的系統(tǒng)性能參數(shù)研究，并給出了相應(yīng)結(jié)果。
　　 6.利用生物電阻抗斷層成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人體呼吸過(guò)程的電阻抗實(shí)時(shí)成像，并提出利