基于电阻抗成像的肺功能数据采集系统
人体肺功能生物电阻抗成像技术
为精确求解正问题 ,对均匀剖分网格所生成的 一组解中 ,选择后验误差较大的单元进行再细分 。
5期
陈晓艳等 :人体肺功能生物电阻抗成像技术
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图 2 自适应多重网格剖分图 Fig. 2 Adaptive multigrid refinement
EIT 的图像重建过程 ,实质上是利用边界测量 数据求解物体内部电导率分布函数σ[15] 。求解过程
是灵敏度矩阵或雅克比矩阵的非线性算子的求逆过
பைடு நூலகம்
Abstract: A new image reconstructed algorithm was presented for the medical electrical impedance tomography (EIT) . First the adaptive multi2grid algorithm was employed by which the sequence of computational grids was successively refined through the posterior error and the adaptive grids refinement , the lung ventilation was imaged considering the field as circle. Then the sensitivity matrix was solved by commercial simulation software COMSOL considering the structure and resistivity of lung , the prior information was adopted to reconstruct the lung conductivity distribution. On the lung ventilation imaging system , two steps were available to reconstruct the functional respiration process image in real2time. The images indicated that a higher accuracy solution of the forward equation and the higher spatial resolution of images could be achieved.
128电极电阻抗断层成像数据采集系统设计
2010年第29卷第9期传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）128电极电阻抗断层成像数据采集系统设计赵立平，陈香才（郑州大学物理工程学院，河南郑州450001）摘要：以实现旋转电极法电阻抗断层成像数据采集自动化为目的，设计开发了一种基于NIOS II处理器、拥有128个电极的旋转电极法电阻抗断层成像数据采集系统。
进行了数据采集实验，在PC机上获得了采集结果，验证了系统的可靠性。
关键词：电阻抗断层成像；旋转电极；NIOS II处理器中图分类号：R318文献标识码：A文章编号：1000—9787（2010）09—0083—03Design of electrical impedance tomography data acquisitionsystem based on128electrodesZHAO Li-ping，CHEN Xiang-cai（School of Physical Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou450001，China）Abstract：In order to achieve the purpose of automation of data acquisition of rotating electrode electricalimpedance tomography，the128electrodes rotating electrode electrical impedance tomography data acquisitionsystem based on NIOS II processor is designed．Data acquisition experiment is carried out and the results iscollected on the computer，the reliability of the design is verified．Key words：electrical impedance tomography（EIT）；rotating electrode；NIOS II processor0引言电阻抗断层成像（electrical impedance tomography，EIT）是生物电阻抗成像技术中的一种，是新一代更为有效的无损伤功能成像技术，是当今医学成像领域的重要研究课题之一。
一种基于多频电阻抗断层成像系统的校准方法研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ０ Ｔ ｏ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ
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【 关 键 词】 多频 电 阻抗 成 像 数 据 采 集 系统 ； 幅频 ； 相频； 校 准 方 法 『 中国 图 书 资 料 分 类 号】 Ｒ ３ １ ８ ； Ｒ ３ １ ２ ［ 文献 标 志码 】 Ａ
基于电阻抗成像的立木无损检测系统
现代电子技术Modern Electronics TechniqueDec. 2023Vol. 46 No. 242023年12月15日第46卷第24期0 引 言随着我国经济的发展，木材的消耗量逐渐增加，需求量也日益增长。
根据中国森林资源清查数据官网显示，2018年第九次全国森林覆盖率只达到了22.96%，木材利用率平均只有65%左右，但一些发达国家能达到80%的利用率[1]，从数据中可以看出木材资源在我国仍然比较贫乏[2]。
由于树木在生长过程中会出现腐朽、空洞等不良情况，若砍伐后才发现则浪费更多的资源。
虽然树木具有天然再生的特性，但更新周期较长，人工种植的树木从种植到成材使用需要很长时间，天然树木生长周期比人工种植要更久一些。
因此，如何提高木材的利用率成为了人们的研究重点。
常见的活立木无损检测方法[3]有：目测法[4‐5]、应力波法[6]、超声波法[7]、X 射线法[8]等。
超声波法在检测时需要将树皮剥去，容易造成树木被感染；应力波法在识别细微缺陷时精度较低；DOI ：10.16652/j.issn.1004‐373x.2023.24.011引用格式：左瑞雪，韩仲鑫.基于电阻抗成像的立木无损检测系统[J].现代电子技术，2023，46（24）：61‐66.基于电阻抗成像的立木无损检测系统左瑞雪， 韩仲鑫（南京邮电大学 自动化学院、人工智能学院， 江苏 南京 210023）摘 要： 为及时监测树木内部结构状态，提出一种基于电阻抗成像理论的活立木无损检测方法，设计一种16电极的数据采集系统。
该系统以LabVIEW 程序控制数据采集卡为核心，使用NI 公司的USB‐6361数据采集卡产生正弦交流电压信号，再将其输入压控电流源电路转换为电流激励信号。
激励信号循环注入到立木表面的16个电极中，按照相邻激励‐相邻测量的方式采集立木边界电压。
然后，利用仪器仪表放大电路、可编程增益二级放大电路、高通滤波电路对采集的信号进行处理，以达到放大和滤波的目的。
肺部电阻抗成像系统
肺部电阻抗成像系统
王化祥;王春艳
【期刊名称】《医疗卫生装备》
【年(卷),期】2006(027)004
【摘要】肺功能的连续监测对临床肺疾病患者的及时治疗十分重要.文中讨论了肺部电阻抗成像(EIT)的硬件系统,针对人体肺部仿真模型,利用Landweber预迭代算法进行图像重建研究.和线性反投影相比,结果表明,Landweber预迭代算法可削弱拖尾现象,提高图像质量,且重建过程分为离线预迭代和在线一步成像,提高了实时成像速度.
【总页数】2页(P3-4)
【作者】王化祥;王春艳
【作者单位】天津大学电气与自动化学院,天津市,300072;天津大学电气与自动化学院,天津市,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TH77
【相关文献】
1.基于先验信息的肺部电阻抗成像算法 [J], 范文茹;王化祥;马雪翠
2.基于肺部先验知识的电阻抗成像重构算法 [J], 王化祥;汪婧;胡理;李璐
3.基于电阻抗成像的土壤测控系统 [J], 孙国中;孙强
4.面向手势识别的电阻抗成像系统开发 [J], 姚佳烽;李比古;陈怀瑾
5.基于总变差正则化算法的三维肺部呼吸过程电阻抗成像方法 [J], 王琦;陆纪璇;李秀艳;段晓杰
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人体肺功能生物电阻抗成像技术
为精确求解正问题 ,对均匀剖分网格所生成的 一组解中 ,选择后验误差较大的单元进行再细分 。
格法的混合算法 ,提高了正问题解的精确度及计算 效率 。
图 1 V 循环多重网格 Fig. 1 V cycle multigrid algorithm
基于自适应的多重网格法剖分 ,在第三次加密 剖分 时 得 到 957 个 节 点 和 1868 个 单 元 , 如 图 2 所示 。 112 正则化的高斯2牛顿法
Key words :medical electrical impedance tomography ( EIT) ; inverse problem ; image reconstruct ; lung functional imaging ; prior information 中图分类号 R318 文献标识码 A 文章编号 025828021 (2008) 0520663206
收稿日期 : 2008201220 , 修回日期 : 2008206220 。 基金项目 : (国家自然科学基金重点项目 (50337020) ;国家科技支撑计划 (2006BAI03A00) 。 3 通讯作者 。 E2mail : hxwang @tju. edu. cn
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中 国 生 物 医 学 工 程 学 报
9< 9 n+
-
9< 9 n-
ds
k = 1 ,2 , …, m
(2)
式中 , n 是内部单元边界法线方向 。
医学电阻抗成像系统
现 幅值 、 频率 、 位等 连续 调节 ： 制信 号经 同相 与正 交解调 ， 相 调 获取 实部 与虚部信 息 ， 用灵 敏度 系数 算法进 行 图像重 建 ， 利 试验 测试 与成
像 结 果 表 明 ， 系统 不 仅 采 集 速 度 快 而 且 图像 分 辨 率 高 。 本
关 键 词 电 阻 抗 成 像 数 据 采 集 数 字 信 号 处 理 器
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体 内 部 电 阻 （ 导 ）率 分 布 ， 取 生 物 组 织 阻 抗 携 带 的 电 提 病 理 和 生 理 信 息 ， 数 据 采 集 单 元 送 入 计 算 机 ， 于 图 经 基
像 重 建 算 法 再 构 人 体 断层 图 像 。
其 中 ： Ｐ ａ ｅ是 ３ △ ｈｓ ２位 的 频 率 控 制 字 １ 。 ＥＩ 系 统 采 用 电 流 激 励 方 案 ， 要 将 正 弦 波 发 生 器 Ｔ 需
ｒｓｌ ｉ ｅ ｏ ｕｔ ｏｎ．
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128电极电阻抗断层成像数据采集系统设计
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２１ ０ ０年 第 ２ ９卷 第 ９期
传感器与微 系统 （ ｒｎｄｃｒ ｎ ｃｏｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ Ｔａｓｕｅ ｄＭｉ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎ ｌ ｉ ） ａ ｒ ｅ ｏｅ
８ ３
１８电极 电 阻抗 断层 成 像 数 据‘ ２ 采集 系统 设 计
赵 立平 ，陈香 才
（ 州 大 学 物 理 工 程 学 院 ， 南 郑 州 ４０ ０ ） 郑 河 ５０ １
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ｏ ａ ｈ ｅ ｅ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｅ ｏ ｕ ｏ ｔ ｎ ｏ ａ ａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｆ ｒ ｔｔ ｇ ｌ ｃｒ ｄ ｌｃｒｃ ｌ ｓｒ ｃ ： ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｃ ｉ ｖ ｈ ｕ ｐ ｓ ｆ ａ ｔ ｍａｉ ｆ ｄ ｔ ｃ ｕｓｔ ｎ ｏ ｏａ ｉ ｅｅ ｔｏ ｅ ｅｅ ｔ ａ ｏ ｉ ｎ ｉ ｉ ｅ ａ ｃ ｏ ｇ ａ ｈ ， ｈ ２ ｌｃ ｒｄ ｓ ｒ ｔ ｔ ｇ ｅｅ ｔｏ ｅ ｅｅ ｔ ｃ ｍｐ ｄ ｎ ｅ ｔｍｏ ｒ ｐ ｙ ｄ ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｍｐ ｄ ｎ ｅ ｔｍｏ ｒ ｐ ｙ ｔｅ １ ８ ｅ ｅ ｔｏ ｅ ｏ ａｉ ｌｃ ｒｄ ｌｃ ｒ ａ ｉ ｅ ａ ｃ ｏ ｇ ａ ｈ ａ ａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｎ ｉｌ ｉ ｓ ｓ ｍ ａ ｅ ｎ ＮＩ Ｉ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ｉ ｄ ｓｇ ｅ ． ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｙ ｔ ｂ ｓ ｄ ｏ ＯＳ Ｉ ｒ ｃ ｓｏ ｓ ｅ ｉｎ ｄ Ｄａａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｉ ａ ｒｅ ｕ ｎ ｈ ｅ ｕｔ ｉ ｅ ｉ ｉ ｓ ｃ ｌ ｃｅ ｎ ｔｅ ｃ ｍｐ ｔｒ ｔ ｅ ｒｌａ ｉ ｔ ｆｔ ｅ ｄ ｓｇ ｓｖ ｒ ｅ ． ｏｌ ｔ ｄ ｏ ｈ ｏ ｕ ｅ ， ｅｉｂ ｌ ｙ ｏ ｅ ｉｎ ｉ ｅ ｆ ｄ ｅ ｈ ｉ ｈ ｉ ｉ
用于肺功能监测的电阻抗成像系统
成像 系统 监 测 肺部 呼 吸过 程 、 查肺 部 组 织 病 变 的 可行 性 检
关键 词 电 阻抗 成像 ：直接 数 字合 成 ： 敏 解 调 相 中 图分 类 号 ： Ｐ ７ ； ４ ４ Ｔ２７Ｒ ４ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ３ ８ ６ （０ ７ ０ — ０ １ ０ １ ０ — ８ ８ ２ ０ ）７ ０ ０ — ３
作 ； Ｓ 实现 电极 选通 、 据 采 集并 与Ｐ 进 行 数 据 通信 。采 用直 接 数 字 合 成（ Ｄ ） 术 产 生 高 精度 激 励 信 号 源 ， ＤＰ 数 Ｃ Ｄ Ｓ技 用相敏 解 调 方 法 实现 数 据 获 取 。 同 时进 行 了在 体 实验 ， 量 了体 位 发 生 变化 时 ， 力作 用 对肺 部 气体 分 布 的 影 响 ． 明 了电 阻抗 测 重 证
维普资讯
研究论著一
2023电阻抗断层扫描对危重患者肺灌注评价的临床应用进展
2023电阻抗断层扫描对危重患者肺灌注评价的临床应用进展摘要肺灌注监测能够提供危重患者肺部血流改变的准确信息，从而为临床诊疗提供证据。
但受限于患者转运等不便，传统的影像学检查无法满足实时监测肺灌注的需求。
因此寻找更便捷可靠的实时功能学成像技术，对优化危重患者心肺管理具有重要意义。
电阻抗断层扫描（EIT）作为一种无创、无辐射的新兴功能成像技术，可用于床边评估急性呼吸窘迫综合征、肺栓塞等患者的肺灌注，从而协助疾病诊断、调整机械通气策略等治疗方案以及评估疗效。
本文主要对肺电阻抗断层扫描技术用于危重患者肺灌注监测的研究进展进行综述。
基于局部通气和灌注密切的匹配，气体才能在肺部进行有效的交换，因此肺通气和肺灌注的评估对于危重患者的心肺管理具有重要的意义，并成为协助诊断和评估病情、调整呼吸机设置等治疗策略的重要标准［1］。
近年来，电阻抗断层扫描（electrical impedance tomography，EIT）作为一种新型的非侵入性无辐射的功能性成像方式，逐渐受到研究者们的关注［2］。
它使用单个外部电极环来对体内的阻抗变化进行成像，因其便携性可以快速实时地针对局部肺通气及肺灌注进行床边监测，尤其对危重患者产生了积极的意义［3］。
本综述旨在关注电阻抗断层扫描评估危重患者肺灌注的临床应用进展，并对其应用前景和局限性进行讨论。
一、原理EIT监测肺灌注主要通过两种方法实现，分别为基于区域电阻抗断层扫描信号搏动监测肺灌注和高渗盐水增强造影EIT肺灌注成像。
心跳引起的肺血流量改变和呼吸引起的肺内气体量改变都会引起胸腔电阻抗的变化，因此在EIT波形中，可以观察到区域电阻抗信号搏动，并通过分离心脏相关信号和通气相关信号来提取关于肺灌注的连续信息［4］。
但后续研究发现电阻抗搏动方法主要测量肺血容量的搏动变化而不是真正的前向血流，并且难以完全排除心脏区域的灌注，导致其可靠性受到质疑［5］。
高渗盐水造影EIT肺灌注技术基于造影剂首次通过成像原理，在呼吸暂停期间通过“弹丸”式注射高渗盐水引起胸腔电阻抗变化来反映区域肺灌注情况［3］。
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基于电阻抗成像的肺功能数据采集系统
电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography,EIT)是医学影
像领域中的一种新技术,其基本原理是通过电极向生物体施加一定频
率的安全电流,测得目标区域的边界电压,借助相应的图像重构算法
得到生物体的阻抗分布。
EIT将生物体组织或器官的阻抗分布作为成像目标,提取与生理和病理相关的生物医学信息,具有无侵入、无辐射、成本低廉等优势。
目前,EIT技术在医学上主要用于脑、心脏、呼吸
系统的疾病诊断和研究。
本课题作为预研性的课题,主要围绕电阻抗
成像技术在肺部阻抗发生变化的情况进行研究,主要研究工作和结果
如下:(1)对生物医学电阻抗成像技术进行了理论研究,包括生物体组
织的电特性及物理模型的建立,EIT数据采集系统的构成,图像重构中的正问题和逆问题研究;(2)完成了应用于肺功能成像的EIT数据采
集系统的设计,包括电路设计与仿真、硬件电路搭建与测试;搭建16
电极的圆形盐水槽实验模型以及基于MATLAB的正问题和逆问题分析
与求解;(3)针对EIT系统设计中存在的问题,设计了基于ARM和
DDS(直接数字频率合成)技术的高精度信号发生器,采用第二代电流
反馈放大器设计压控电流源,提高了激励信号的精度和稳定性,应用
正交序列解调提取与阻抗相关的信息;(4)采用Tikhonov正则化和先
验Laplace两种算法实现了图像重构,得到了阻抗分布图像,验证了
系统方案的可行性。