电阻抗扫描乳腺成像的初步实验

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1、电阻抗扫描乳腺成像的初步实验：季振宇，付峰，尤富生，史学涛，刘锐岗，董秀珍，王侃【关键词】电阻抗扫描　　【Abstract】AIM:Tolaybasisforthedesignofthemeasuringelectrode,hardagingalgorithmusedinEISBreastImagingSystemElectricalImpedanceScanning(EIS),aneeasurementandanalyzedtheamplitudeandphaseofthemeasuringsignalfromtheh

2、umanbody.RESULTS:Theresultsshoeasuringelectrode,skinelectrode,contactingimpedance,andstimulatingfrequencyallinfluencedthemeasuredsignal.CONCLUSION:aininfluencingfactorsinEISmeasurementandlaidexperimentalbasisforthedesignofEISBreastImagingSystem.　　【Keypedancescann

3、ing;signalmeasurement;electrode　　【摘要】目的：电阻抗扫描（electricalimpedancescanning，EIS）成像原理应用于妇女乳腺检查是一种新的诊断技术.初步实验研究在于为后续EIS乳腺成像系统电极阵列、硬件系统、软件算法的设计提供依据.方法:基于EIS检测原理通过初步建立的信号检测平台，采集一些人体数据，并对信号的幅值、相位进行分析.结果：电极阵列、电极皮肤接触阻抗、激励频率均对检测信号有影响.结论：明确了影响EIS检测结果的因素，为EIS乳腺成像系统的设计打下了良好的基

4、础.　　【关键词】电阻抗扫描；信号检测；电极　　0引言　　电阻抗扫描（electricalimpedancescanning，EIS）成像是利用正方形电极阵列对感兴趣区体表电压或电流进行测量，在二维图像上再现被测区组织电阻和电容值的一种技术.其理论基础是均匀电场中如含有电导率不同的其他电介质时电场的分布就会改变［1］.健康的乳房中大量存在的脂肪组织，可以被认为电介质是均一的，癌变组织被认为比周围正常组织有着较高的电导率，因此在一个等效的乳腺组织电流场模型中，癌变组织可以被认为是一个低电阻或高电导的介质，那么它就会使乳腺组

5、织电流场中的电流分布发生改变.如果将测量电极阵列置于乳房表面就可以通过测量电极单元上的电流大小间接地反映电极下的组织特性［2］.　　本研究通过EIS乳腺成像初步实验，明确了影响被测信号的因素，为将来电极阵列、硬件系统和软件算法的设计提供了依据.　　1信号检测方法　　测量时被测者手握激励电极（参考电极），将测量电极置于乳房表面.如果测量电极阵列的电势为地电势，对激励电极施加一定的电压，那么电流通过人的手臂到达高电导率的胸肌组织，这样就可以将大面积的胸肌组织看作是一个等电势的平面，胸肌组织表面和测量电极就构成平行板电容器，它

6、们之间会产生电场.因为健康的乳房中存在大量的脂肪组织，所以可以理想认为所形成的电场是均匀的，如果乳房中存在癌变组织，该组织就会在均匀电场中产生扰动，具体表现为该部位对应的测量单元电极上的电流值增加［2］.测量方法如Fig1所示.　　作为初步实验研究我们使用可调幅调频的信号源（泰克AFG320）作为激励源，激励电极上的电压信号由激励源输出，在测量过程中可以改变激励信号的频率和幅值，电压幅值设定小于2.5V，确保被测者处在安全电压下.频率设置为50Hz~50kHz范围内可调.　　测量电极是由一些小单元电极组成的正方形电极阵列

7、（Fig2），通过测量每个单元电极上的电流，从而间接反映每个单元电极下对应组织的阻抗特性.单元电极上的电流测量是通过电流电压转化电路（Fig3）实现的，当测量一个单元电极上的电流时，其他单元电极均保持地电势.　　通过对经电流电压转换电路所测到的电压信号值进行分析可以换算出相应测量单元电极上的电流值.　　2影响被测信号性质的因素　　EIS乳腺成像初步实验研究关键在于明确影响被测信号质量的因素，评估被测信号的幅值范围、频率特性，为后续的电极设计、硬件系统及软件算法的设计提供依据.采用我们初步设计的信号检测方法，通过一系列的实

8、验我们发现影响被测信号质量的因素主要有以下几个方面：　　2.1电极阵列中单元电极位置对所测信号的影响我们使用的检测电极阵列是8*8电极阵列，阵列外围无接地环路，测量过程中分别选择几组具有代表性的测量单元（Fig4），通过比较这些单元电极上所测得的电流信号分析阵列中单元电极位置对信号的影响.　　比较电极单元分类为：中心