三维电阻抗断层成像仿真研究及图像重建质量评价.pdf

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1、第30卷第6期生物医学工程学杂志Vo1．30No．62013年l2月JournalofBiomedicalEngineeringDecember2013三维电阻抗断层成像仿真研究及图像重建质量评价*邓娟魏庆国沙洪赵舒。王妍。任超世。李福生。△1(南昌大学信息工程学院，南昌330031)2(中国医学科学院＆北京协和医学院生物医学工程研究所，天津300192)3(中国人民解放军第二九一医院，包头014040)摘要：三维电阻抗断层成像(3D-EIT)近年来已成为EIT领域的重要研究分支，研究三维场域中不同位置单目标

2、和多目标的成像、成像效果定量评价方法十分必要。通过有限元法将3D-EIT场域离散为正方体单元，对位于场域中心、中间、靠近场域边缘的单目标，以及近场域边缘的两个和四个目标模型，采用Tikhonov—Noser算法仿真成像，引入图像误差函数ER和结构相似度函数SSIM评价成像质量。结果显示：当单个目标由场域中心向边缘移动时，ER逐渐增大，SSIM逐渐减小，成像质量下降；近场域边缘多目标成像中，ER和SSIM随目标个数增加分别增大和减小，成像质量下降。TikhonovNoser是较为有效的3D-EIT成像算法。ER

3、和SSIM适合3D-EIT图像特征，可从成像误差和图像结构质量这两个不同的角度定量评价成像结果。关键词：三维电阻抗断层成像；仿真；Tikhonov—Noser算法；评价中图分类号R318．O4文献标志码A文章编号1O¨。1-5515(2O13)06—1195-05DOI：10．7507／1001-5515．20130226SimulationResearchonThreeDimensionElectricalImpedanceTomographyandEvaluationofImageReconstructi

4、onQualityDengJuanWeiQingguoShaH0nZhaoShuWangYanRenChaoshiLiFushen~1(DepartmentofElectronicInformationEngineering，InformationEngineeringCollege，NanchangUniversity，Nanchang330031，China)2(InstituteofBiomedicalEngineering。ChineseAcademyofMedicalSciences&PekingU

5、nionMedicalCollege，Tianjin300192，China)3(No．291HospitalofPeople~LiberationArmy，Baoton014040，China)Abstract：Threedimensionalelectricalimpedancetomography(3D-EIT)becameanimportantbranchofEITre—cently．Itisimportanttoresearchimagingandimagequalityevaluationmeth

6、odsforsingletargetsofdifferentposi—tionsandmulti—targetsin3Dfield．Usingfiniteelementsubdivisionmethod，3D-EITfieldwasdispersedintocubeu—nitinthepresentstudyformodelswithsingletargetlocatedinthecenteroffield，middleoffield，andneartotheedge，respectively．Formode

7、lswithtwotargetsandfourtargetsneartothefieldedge，Tikhonov—Noseralgorithmwasadoptedinimagereconstruction．ImagingerrorfunctionERandstructuresimilaritydegreefunctionSSIMwereintroducedtoevaluatethereconstructedimages．Forthemodelswithsignaltarget，withthemovement

8、ofthetargetfromthecentertotheedgeofthefield，thevalueofERincreasedandSSIMdecreased，andreconstructionqualityde—creased．Forthemodelswithmulti—targetsneartothefieldedge，ERandSSIMincreasedanddecreasedrespec