一种生物电阻抗断层参数成像方法的建立论文

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1、一种生物电阻抗断层参数成像方法的建立论文李镐炜，董秀珍，王跃科，史学涛，付峰【关键词】图像处理【Abstract】AIM:Toreconstructtheelectricalimpedanceparametertomogramoftissues.METHODS:BackprojectionpedancetomogramateverydrivingfrequencybeforetheColeColemodelofbioelectricalspectroscopyagereconstructioned.RESULTS:Thei

2、mageofthedispersionparameterofColeColemodela32electrodephantom.CONCLUSION:Thereconstructedimageoftheschemeisacceptableandthemethodusedinthisstudycanyieldbetterimagesaftersomeoptimization.【Keyodel;electricimpedance;tomography,Xrayputed;imageprocessing,puterassisted

3、【摘要】目的：对组织进行生物电阻抗断层参数成像．方法：用反投影法重建出各激励频率下阻抗断层图像，在复平面上对生物阻抗谱的ColeCole模型进行分析计算.随后进行图像重建．结果：对32电极物理模型上采集的实验数据用此法分析,得到了ColeCole模型散射系数的重建图像．结论：所述方法成像结果较准确，是一种可望经改进获得优良成像质量的参数成像方法．【关键词】反投影;ColeCole模型;电阻抗；体层摄影术，X线计算机；图像处理.freelann问题）．反投影法［3］是一种针对EIT逆问题较成熟的算法，并由此衍生出多种变体．其

4、基本原理是先用有限元法将被测组织离散化为多个单元，对每一单元进行分析；然后在不同电极上施加激励信号并测量其他电极电位，计算出不同电力线方向的阻抗数据；最后将与分析单元相关的阻抗数据按照线性叠加原理求和，总和即与该单元的阻抗值成正比．这是分析生物阻抗的特征参数的基础.1.2ColeCole模型根据ColeCole理论［1］，生物组织的阻抗特性取决于细胞膜的低漏电特性所导致的容抗Cm和细胞质与细胞间质所导致的电阻Ri、Re,组织阻抗的经验公式是［4］：Z(f)=R∞+（R0-R∞）/［1+(jf/fc)a］(4)其中R0＝Re

5、为低频时电阻，R∞＝Ri//Re为高频时电阻,fc＝1/2πRiCm为组织的特征频率,α为散射系数．从复变函数理论可知,在复平面,Z(f)是处于第4像限的一段圆弧，如Fig1所示.2参数成像方法已知3个频率下测量出生物组织的阻抗，结合组织电阻抗ColeCole图可解出其相应的电阻抗参数α、R∞、R0、fc等.不妨记ColeCole圆周上三点为：(fi)＝Re(fi)＋jωIm(fi)(i=1，2，3)(5)则Cole圆的圆心Y对应的复数a+jb的实部与虚部经推导，可用(fi)的实部与虚部表示为：a＝{［Im(f1)-Im(

6、f2)］-［Re2(f1)-Re2(f3)］×［Im(f3)-Im(f1)］-1-［Re2(f2)-Re2(f3)］×［Im(f2)-Im(f3)］-1}/2{［Re(f3)-Re(f2)］×［Im(f2)-Im(f3)］-1-［Re(f1)-Re(f3)］×［Im(f3)-Im(f1)］-1}(6)b＝{［Re(f3)-Re(f2)］［Im(f2)-Im(f3)］-1×{［Im(f1)＋Im(f3)］-［Re2(f1)-Re2(f3)］×［Im(f3)-Im(f1)］-1}-［Re(f1)-Re(f3)］×［Im(f3)

7、-Im(f1)］-1×{［Im(f2)＋Im(f3)］+［Re2(f2)-Re2(f3)］×［Im(f2)-Im(f3)］-1}}/2{［Re(f3)-Re(f2)］［Im(f2)-Im(f3)］-1-［Re(f1)-Re(f3)］［Im(f3)-Im(f1)］-1}(7)根据圆心a＋jb和(fi)即可进一步得出其他参数．从EIT图像重构的角度考虑，若要准确确定待测物体内部的复阻抗分布，需对测量数据进行静态成像重构，这对测量系统硬件和重构算法的要求都很高，因此需做变通处理.如Fig1所示，圆周上四点O，A，B，C，如已知以

8、其中某一点O为起始点，其余三点为终点的向量，同样可根据公式(6)、(7)确定圆心坐标，进而在复平面唯一确定三向量终点所在的圆周方程．故可以用4个向量的3个独立差向量求解圆周方程.设待测组织在含有4个频率的安全电流激励下的边界电压是(fi)(i=1,.freel［(fj)］＝Im［(fj)］-Im［(f1