磁感应成像测量系统的三维仿真模型.pdf

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1、第35卷第4期东北大学学报(自然科学版)Vo1．35．No．42014年4月JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Apr．2014doi：10．3969／jissn．1005—30262014．04．003磁感应成像测量系统的三维仿真模型宣杨，王旭一，刘承安，杨丹(1．东北大学中荷生物医学与信息工程学院，辽宁沈阳110819；2．东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110819)摘要：为了获得磁感应成像(MIT)三维正问题的解，基于ANSYS软件建立三维磁感应成像测量系统模型，并采用有限元分析方

2、法进行求解．为了验证有限元方法可靠性，建立了Grifiths系统模型，在这一模型基础上进行了相应仿真试验分析．结果与理论计算值及Grifiths的试验结果一致，证明所提方法适用于求解磁感应成像测量系统三维正问题，为进一步研究MIT反问题及更复杂测量系统的设计提供基础．关键词：磁感应成像(MIT)；有限元分析；ANSYS软件；三维仿真；生物组织电导率中图分类号：TPR319文献标志码：A文章编号：1005—3026(2014)04—0466—043-DNumericalModelforMagneticInductionTomographyMeasure

3、mentSystemXUANYang。WANGXM一．LIUCheng一0n。YANGD0凡(1．SchoolofSino—DutchBiomedical&InformationEngineering，NortheastemUniversity，Shenyang110819，China；2．SchoolofInformationScience&Engineering，NortheasternUniversity，Shenyang110819，China．Correspondingauthor：XUANYang，E—mail：xuany_neu@163

4、．com)Abstract：Thefiniteelementanalysismethodwasusedtoevaluatetheforwardproblemofthree—dimensionalmagneticinductiontomography(MIT)．ThemodelofMITmeasurementsystemwasestablishedbytheANSYSsoftware．TheGrifiths’Ssystemwassimulatedtovalidatethereliabilityofthefiniteelementmethod．Theco

5、rrespondingtestsofsimulationanalysiswereperformedbasedonthismode1．TheresultswerecorespondedwiththetheoreticalValueandtheGriffiths’Stestresults．Theresultsshowedthatthemethodwassuitableforsolvingtheforwardproblemofthree．dimensionalMITmeasurementsystem．whichprovidedthebasistothefu

6、rtherstudyofMITinverseproblemandmorecomplexmeasurementsystemdesign．Keywords：magneticinductiontomography(MIT)；finiteelementanalysis；ANSYSsoftware；3一Dsimulation：biologicaltissueconductivity磁感应成像(MIT)是以重建人体内生物组织依据．电导率分布为目标的成像方式．在MIT中，发射Morris等使用有限差分方法模拟Grifiths线圈通入交变电流产生交变磁场，在人体内生

7、物等报道的系统．Scharfetter等用有限差分法组织中形成涡流，磁场的变化通过感应线圈进行研究了低对比度扰动的灵敏度矩阵．王聪等测量，再通过重建算法重建人体内生物组织电导用二维有限元法求解了MIT二维正问题．为了解率分布图像．正问题的计算是图像重建的基础，正决有限差分法不能较好地模拟复杂系统的问问题的求解结果好坏直接影响重建图像的质量．题，本文采用可灵活划分网格的有限元法，基于MIT需要测量10MHz下磁场的变化量，该量磁偶极子模型和三维涡流场有限元计算方法原约为1％甚至更小，故对测量系统的精度要求高，理，对Grifiths等报道的导流建立模型，

8、应用增加了测量系统设计难度¨J．正问题的研究可ANSYS有限元分析软件进行电磁场一电路耦合为MIT系统的设计