基于人体实际边界的EIT算法及重建图像评价研究

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1、北京协和医学院中国医学科学院硕士学位论文摘要电阻抗断层成像技术(ElectricalImpedanceTomography,EIT)是当今生物医学工程学重大研究课题之一，具有功能成像，无损伤和医学图像监护三大突出优势和诱人的应用前景。本论文在分析、研究国内外EIT发展动态和存在问题的基础上，针对EIT系统实用化应用基础研究的两大关键技术，图像重建算法和图像重建效果评价方法，进行了仿真研究和实验验证，主要研究结果如下。构建了基于VisualC++的EIT图像重建仿真研究与重建图像评价软件平台。可完成有限元自动剖分，电磁

2、场数值计算，EIT图像重建与重建图像评价等，是EIT算法研究和重建图像评价的工具和研究平台，也为后续研究工作的深化、拓展奠定了基础。鉴于人体胸、腹、头部的形状与EIT方法学研究中采用的圆形域边界有较大的差异，本文在圆形域边界图像重建算法的基础上，提出了一种采用人体实际测量边界的算法。并针对人体头部EIT测量，构建了基于头部形状的测量场域，进行了有限元剖分，并利用等位线反投影法，进行仿真成像实验，表明了算法的可行性和有效性。引入结构偏离度，提出了一种基于梯度误差的EIT图像重建评价函数。进行了圆形场域下，不同位置成像目

3、标的盐水槽EIT重建图像评价实验。证明利用梯度信息，采用Sobel算子的EIT图像质量评价函数有很好的评价性能。关键词：电阻抗断层成像，场域剖分，重建算法，图像评价，仿真。北京协和医学院中国医学科学院硕士学位论文AbstractElectricalImpedanceTomography(EIT)isoneofthesignificantresearchesinbiomedicalengineeringnowadays．Itpossessesthreeprominentadvantagesoffunctionalima

4、ging，noninvasiveandmedicalimagemonitoringandinvitingapplicationprospectsBasedonanalysisandresearchonthedevelopmentofEITreconstructionalgorithmbothathomeandabroad，thispaperstudiestwokeytechnologiesofapplicationfoundationresearchinElEtheimagereconstructionalgorit

5、hmandtheimageeffectassessmentmethod．Themainresultsofthestudyaleasfollowed．AsoftwareplatformofEITsimulationstudyandimageevaluationofreconstructedimage，basedonVisualC++，hasbeendeveloped．Itcanrealizethefunctionsofautomaticfiniteelementdivision，numericalcalculation

6、ofelectromagneticfields，imagereconstruction，effectevaluationofreconstructedimageandSOon．Theplatformisalsothefoundationforthecontinuousstudyinthefuture．Becauseofthebigshapedifferencebetweenchest，abdomenandheadofhumanandthecirculardomainusedinEITmethodologyresear

7、ch，anEITalgorithmaccordingtoactualmeasurementborderofhumanbodyhasproposedbasedontheimagereconstructionalgorithmofcirculardomain．ThemeasurementfielddomainbasedonactualshapeofhumanheadhasbuiltfortheEITmeasurementofhumanhead，andfiniteelementdivisionhasbeendone．Ase

8、riesofEITsimulationexperimentsusingbackprojectionalgorithmofisopotentiallinearecarriedout，andthefeasibilityandvalidityofproposedalgorithminthepaperarethenvalidated．Usingthes