【摘 要】
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电阻抗断层成像技术(Electrical Impedance Tomography,EIT)是一种体外检测的功能性成像技术,通过对被测对象的电导率分布或者电导率变化进行成像,提取人体生理和病理特征,与传统CT、核磁共振成像相比有着无辐射、便捷、成像速度快和设备成本低等优点;但是,目前的EIT系统普遍存在欠定性、非线性和病态性等问题,造成成像质量较低。边界电压变化对电导率分布变化不敏感的病态问题,求
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电阻抗断层成像技术(Electrical Impedance Tomography,EIT)是一种体外检测的功能性成像技术,通过对被测对象的电导率分布或者电导率变化进行成像,提取人体生理和病理特征,与传统CT、核磁共振成像相比有着无辐射、便捷、成像速度快和设备成本低等优点;但是,目前的EIT系统普遍存在欠定性、非线性和病态性等问题,造成成像质量较低。边界电压变化对电导率分布变化不敏感的病态问题,求解逆解时边界电压稍有变动,得到的电导率分布就会有较大变动,因此,当测量边界模型不准确,以及电极坐标与模型上定义的测量点不对应时,容易造成EIT成像效果差甚至成像失败;针对上述问题本文设计一种肺部二维可伸缩边界场域测量设备,对肺部二维横截面进行精准测量和边界模型重构;并在二维可伸缩边界场域测量结构的基础上,设计测量三维立体边界的结构和提出模型重构方法,分别是三维伸缩杆同轴叠层式测量设备和三维伸缩杆差错叠层式测量设备;针对以上两种三维测试结构中层与层之间的电极叠层存在测试点固定的缺点,设计三维可旋转测量结构及提出边界模型重建方法,该结构层与层之间可以相互转动,可增加俯视平面上的可视测试点,通过插值算法对轮廓重构,提高三维立体边界模型的精度,同时提供多种电极位置摆放方式。本文运用有限元法求解正问题,针对有限元网格划分会影响着求解准确度的问题,本文通过增加梯度变化较大之处的网格单元数,提高该区域的可辨识度。针对肺部有周期性活动,导致不同时刻肺部区域电导率分布不一致的特性,用动态算法求解时间前后的电导率变化分布,动态算法可以减少甚至消除测量时引入的噪声,所以本文选择动态一步高斯牛顿法对逆问题进行求解,减少了噪声和成像时间,并通过结合正则化技术,提高方程组解的稳定性和准确性。为了具有友好的人机交互设计了操作界面。并对边界测量结构、算法、正则化技术和网格划分方式等做了验证实验,验证了边界场域测量结构、有限元网格特殊处理和结合正则化技术的动态一步高斯牛顿法等技术对提高成像质量和成像速度的有效性。最终实现对公开肺部测量数据的EIT图像重构。
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