三维电阻抗成像系统设计与实现

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1、河北工业大学硕士学位论文三维电阻抗成像系统设计与实现姓名：王仁平申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：徐桂芝20061101河北工业大学硕士学位论文三维电阻抗成像系统设计与实现摘要电阻抗断层成像(ElectricalImpedanceTomography——EIT)是根据生物体内不同组织以及同一组织在不同状态下具有不同电导率的现象，通过在生物体表面施加安全电流(电压)，测量表面电压(电流)，重建生物体内部的电阻抗分布图的成像技术。在以往的研究中，电阻抗断层成像（EIT）被限定在假定其成像数据来源于二维（2D）对象。但在

2、实际中，研究对象一般为三维（3D）结构，从而使得激励电流不仅在测量平面内传导，亦在立体空间内传导。这一差异导致图像显现出明显的误差，影响了EIT在诊断和病态分析中的作用。三维电阻抗成像（3D-EIT）在此基础上发展起来，其为了获得更多的生物组织信息，可以进行对生物体进行三维扫描，亦可通过三维成像算法对生物体进行三维成像。本文设计并实现了一个初步的基于人体胸腔物理模型的64电极3D-EIT成像系统。以DSP（TMS320F2812）为核心控制芯片，主要实现对系统中其他模块的控制功能，完成A/D采集，LCD显示，及与PC机的通信功

3、能等。改进了DDS恒流源模块，将其扩展为四路，增强了系统的带载能力。采用复杂可编程逻辑器件（ComplexProgrammableLogicDevice-CPLD）实现对多路开关阵列的驱动。关键词：三维电阻抗成像，数字信号处理器，CPLD，直接数字合成技术I三维电阻抗成像硬件系统设计DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFTHREEDIMENSIONALELECTRICALIMPEDANCETOMOGRAPHYSYSTEMABSTRACTElectricalImpedanceTomography(EIT)isanim

4、agingtechniquethatbasedonthephenomenathattheelectricalconductionwithindifferentkindsoftissueoforganismorthesametissueindifferentstatesisdifferent.TheobjectiveofEITistoreconstructtheinternalconductivitydistributionofanobjectfromvoltage(orcurrent)measurementsmadeatbod

5、ysurface,bydrivingwithcurrent(orvoltage)onitssurface.EIThaspreviouslybeenrestrictedtotheassumptionthatdataoriginatesfromatwodimensional(2D)object.Inpractice,theobjectisgenerallyathreedimensional(3D)structure,andthustheinjectedcurrentwillflowwithintheplaneofmeasureme

6、ntandalsothroughtheoff-planevolume.Thisdiscrepancyleadstoimagescontainingsignificantartefact,impedinganalysisandthediagnosticutilityofEIT.ThreeDimensionElectricalImpedanceTomography(3D-EIT)isdevelopingbasedontheaboveopinion.Inordertoobtainmoreinformationoftissue,the

7、measurementcouldbeaccomplishedbyscanninginthreedimensional.Theaimofthisworkwastodesignandimplementa3D-EITsystemof64electrodes,basedonphysicalmodelofthorax.ThemainprocessorTMS320f2812,akindofDigitalSignalProcessor,controledthefunctionalmodules,suchasA/Dconvertor,LCDd

8、isplayandthecommunicationbetweenthehardwaresystemandPC.ThesourcecurrentmoduleofDDSwasamelioratedtomeettheneedofload.AndalsotheCPLDwasintro