电阻抗断层成像硬件系统的研究

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1、河北工业大学硕士学位论文电阻抗断层成像硬件系统的研究姓名：李有余申请学位级别：硕士专业：电工理论与新技术指导教师：徐桂芝2003.3.1河北工业大学硕士学位论文电阻抗断层成像硬件系统的研究摘要电阻抗断层成像(ElectricalImpedanceTomography,EIT)技术是以人体内部电阻率的分布为目标的重建体内组织图像的技术。它是继形态、结构成像之后，最近十余年才出现的基于生物组织电学特性的、无损的、价格低廉的新一代成像技术。本论文的研究是在国家自然科学基金重点项目“脑内电活动的三维动态成像”和河北省自然科学基金项目“脑内组织电阻抗特性的无损检测与功能

2、成像”的资助下完成的。本文设计并实现了一个初步的基于物理模型的16电极EIT硬件系统。主要内容如下：(1)设计了恒流源模块、激励测量模式设置模块、信号检测模块及采集模块。恒流源模块工作频率为50KHz、峰峰值电流为lmA。激励测量模式设置模块可实现16电极EIT系统任意测量模式的设置，具有设置灵活性的特点，可适应不同的成像算法。信号检测模块采用仪表放大、程控增益放大、积累检测方式等措施有效地提高了测量系统的信噪比。经试验检测，该系统具有性能稳定、精度高、操作简便等优点。(2)设计复合电极结构的物理模型，采用反投影算法，实现对不同直径、不同电导率、不同个数的物理

3、模型动态成像，成像结果位置准确，轮廓清晰。(3)根据EIT技术向多频化发展的趋势，利用直接数字合成(directdigitalsynthesis，DDS)技术，对上述恒流源模块进行优化设计，优化后的电流源可实现频率在0Hz和2MHz间的动态调节，为硬件系统的发展打下基础。关键词：电阻抗断层成像，硬件，系统优化设计电阻抗断层成像碗件系统的研究RESEARCHoNHARDWARESYSTEMoFELECTRICALIMPEDANCEToMoGRAPHYElectricalimpedancetomography(EIT)isatechniquethatproduce

4、simagesofthetissuesbymeansofimpedancedistributioninabody．Itisanewimagingtechnology,whichischaracteristicofnon-invasiveness，cheap，basingonelectricalcharacteristic，succeedotherimagingtechnology．ThepresentstudyissupportedbytheprojectofNationalScienceFoundationofChina,“3DDynamicImagingo

5、fBrainElectricalActivity’’andbytheprojectofScienceFoundationofHebei，“NoninvasiveMeasurementandFunctionalImagingofBraintissue”．Wedesignaprimaryhardwaresystemof16electrodesonthebaseofthemodel．ThemainWOrkiSasfollows：(1)Wedesignasourcecurrentmodule，apattern·settingmodule，ameasuremodulea

6、ndaacquiremodule．Workfrequencyofthesourcecurrentmoduleis50KHz，andpeak—peakvalueislmA．Thepattern—settingmodulecansetthemeasuremodeofEITsystembasing16electrodesarbitrarily,andthenfitanyimagingalgorithm．ThemeasuremodulehasbiggerSignal··to--NoiseRatiobecauseadoptinginstrumentationamplif

7、ier,Programmablegainamplifierandaccumulatemeasurement．Thesystemhasstablequality,highprecisionandsimplyoperation．(2)Wedesignamodelbasedoncompoundelectrodes，imagedthedifferentobjectindiameteLconductancebymeansofback-projectalgorithmtoimagingthephysicsmodelandgettingactualpoison，clearp

8、rofile．(3)Following