[发明专利]一种结构信息融合的电阻抗断层成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography，EIT)技术来获取待测体内部阻抗分布图像的方法，特别涉及结构信息融合的电阻抗断层成像方法。

背景技术

电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography，EIT)技术是通过在待测体表面施加一微弱的交流电激励，从相应的检测电极中检测被测区域边界的电压分布，通过算法重构，得到待测体被测区域内部的电阻抗分布图像或者电阻抗变化的分布图像，当待测体为生物体时，进而可反应生物体内部组织电阻抗特性改变及组织功能性改变。中国专利99115855.5号，题为《一种电阻抗断层成像方法》，中国专利03134598.0号，题为《一种用于床旁图像监护的电阻抗断层成像方法及其装置》，对于此种技术方案进行了详细披露，全文结合于此作为参考文献。EIT技术具有成像设备小型，成本经济，无害，重复可实时成像的优点，同时，将EIT技术应用在生物体上，可通过监测生物体内部的阻抗变化来反应生物体内组织的功能学改变，具有功能成像的特点。

但是，现有的为工业设计的EIT系统，待测体通常是拥有圆形、椭圆形等规则边界的监测对象，因此，图像通常也是拥有圆形、椭圆形等规则边界的图像，如专利CN200610013339.0《双模电成像系统传感器及基于该传感器的图像重建方法》，当监测对象为不规则边界时，通常采用共形变换的方法转换成规则形状，如专利CN200710057166.7《方形双模自标定传感器及基于该传感器的图像重建方法》。但在生物组织电阻抗监测应用领域，对象的边界肯定不可能为规则形状，其电极分布也很难做到等间隔，甚至在某些条件下还必须采用非等间隔分布的方式进行粘贴固定，此时利用圆模型或者椭圆模型进行计算必然增加重构计算误差，定位能力较差，制约了EIT技术的应用。

现有的EIT成像方法通常将初始电阻率分布近似为均匀分布，在EIT工业应用中，通过这种假设可简化计算，同时对重构影响较小，但当待测体内部结构较为复杂时，如在生物组织电阻抗监测应用领域，初始电阻率分布不可能是均匀的，且有时差异非常大，如人体头部，颅骨的电阻率比头皮或脑组织高出10～80倍，而脑脊液电阻率却仅为脑组织的5％～15％。组织电阻率的巨大差异，会增大重构计算误差，无法满足应用要求(Xuetao Shi et al.Pseudo-polar drive patterns for brain electrical impedance tomography.Physiological Measurement，2006.27(11)：p.1071-1080)(Ci Tang et al.Correlation between structure and resistivity variations of the live human skull.IEEE Trans Biomed Eng.2008.55(9)：2286-2292)。

目前，临床医院和实验室已经拥有多种无创的可对生物体内部的结构信息进行成像的手段，包括：计算机X线断层成像(CT)，磁共振成像(MRI)，超声成像，X线摄影成像及其它衍生而来的成像方法，他们所成图像统称解剖结构图像，具有结构分辨率高的特点，但他们都无法对一些组织功能性改变的过程进行长时间的实时监测。而现有的EIT图像在医学领域是一种功能图像，可用来反映生物体的功能信息，却又无法提供准确的结构信息，因此现有EIT图像无法给出功能性改变区域的具体结构位置等信息，制约了EIT技术在医学领域的应用。

综上所述，在应用EIT方法的过程中，当待测体内部结构较为复杂，电导率分布不均匀时，比如对生物体进行监测时，确定待测体的边界形状、边界上电极固定位置、内部大致结构分布，并估计出电导率的初始分布是决定成像是否准确的关键因素，另外，对定位的要求也需要进一步的提高。

目前在电阻抗断层成像领域，还没有一个可以提供一套完整的将结构信息融合到电阻抗断层成像中技术方案披露。

因此，在本领域中就需要这样一种可以为EIT成像设备提供待测体边界及内部结构信息；可以为EIT成像提供先验信息，先验信息包括但不仅限于：区域边界，电极所在位置，区域内部结构，各结构电阻率初始分布的估计等；可以基于先验信息进行EIT成像，使得重构更准确；可以将先期获得的结构信息与重构出来的阻抗功能信息进行融合，也即将结构图像与阻抗功能图像进行融合，使得信息更丰富；可以保存、打印结构信息融合的EIT图像，以便用于分析的方法及装置。

发明内容