[发明专利]一种基于真实形状和电阻率分布的颅骨物理模型实验装置

说明书

技术领域

本发明属于电阻抗断层成像领域，具体涉及一种基于真实形状和电阻率分布的颅骨物理模型实验装置。

背景技术

目前，关于颅脑EIT的研究表明：颅骨不规则形状和非均匀电阻率分布对颅脑EIT的分辨率和定位精度有显著影响。建立近似真实形状和非均匀电阻率分布的头部物理模型并进行相关研究能够为颅脑EIT的研究提供重要的实验平台，便于评估应用于颅脑EIT的数据采集系统和成像算法，有利于头部生物电源定位的研究等，具有重要的科学意义。

如何准确反映颅骨的结构和电特性是建立真实颅骨物理模型的关键。国内外的课题组对此进行了众多有意义的探索，制作出了诸如圆桶形均质或者半球形均质的颅骨模型。这些颅骨模型对于人们认识颅骨特性对EIT成像的影响起到了重要作用，推动了EIT技术的发展进步。但这些颅骨模型过于理想化，省略了很多重要特点。随着研究的深入，学者们已经认识到目前对于颅骨模型的研究存在两方面不足：

一是研究计算机仿真模型较多，研究物理模型较少。很多课题组的模型研究集中于基于有限元方法(Finite Element Method，FEM)的计算机仿真模型。因为实际测量是一个多种因素相互作用的复杂过程，所以计算机仿真与实际情况存在差别，在颅脑EIT研究中存在局限性。计算机仿真实验可以为实际检测提供指导，但忽略了很多因素，参数和条件设置过于理想化，其结果必须要用物理模型来验证，因此不能代替物理实验。另外，动物实验影响因素较多，很多条件不可人为控制，不利于研究某单一因素的影响。相对于计算机仿真实验和动物实验，建立近似真实形状和非均匀电阻率分布的颅骨物理模型可以更好地模拟实际情况，有利于更加深入准确地研究颅骨特性对EIT成像性能的影响。

二是目前颅脑EIT研究中应用的颅骨模型不够精确，或者是假设颅骨的电阻率是均匀分布的，或者是假设颅骨的形状是规则圆形的。事实上，颅骨的形状厚度和电阻率分布都是极不均匀的。这些重要的物理特性对颅脑EIT的成像影响不可忽略。

另外，当前的仿真实验装置也存在过于沉重、易受电磁干扰等缺点，所以，需要一种精确、便捷、易用、抗干扰能力强的实验装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于真实形状和电阻率分布的颅骨物理模型实验装置，该装置便于携带，测量结果准确，抗干扰能力强。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种基于真实形状和电阻率分布的颅骨物理模型实验装置，其特征在于，包括上下左右移动和360°旋转的支架，支架上放置有一个容器，容器内装有颅骨石膏模型，该颅骨石膏模型的每个部位及骨缝的电阻率值都接近真实在体颅骨数值，容器的内表面贴放有两层平行且等间距分布的电极，电极穿过容器内侧壁上的钻孔与容器外侧的屏蔽线相连。

所述的颅骨石膏模型由硬石膏翻制而成，并按照人体真实解剖结构分为8个部位(其中额骨1块，蝶骨大翼2块，颞骨2块，顶骨2块，枕骨1块)，按照与骨缝电阻率值近似的石膏将各部位连接成整体，具有较高的形状精度。

所述的容器由PSB树脂经激光快速成型机一次性烧制而成，其内表面与颅骨石膏模型的形状相吻合。

所述的容器内表面贴放有两层平行的银质电极。第二层电极的位置比第一层低20.00mm。电极为银质，厚度0.30mm，直径10.00mm，纯度为99.99％。每层电极16个，等间距分布在同一水平面上。电极的一侧用纯度为99.99％、直径为3.00mm的银丝焊接。银丝穿过容器内侧壁上的钻孔与容器外侧的屏蔽线相连。在电极焊接银丝的一侧，涂上耐水、耐酸碱的粘接剂，施加压力使电极与树脂容器内侧壁贴紧粘牢。

所述的树脂容器外侧引出的每一根导线都带有屏蔽层，长度为1000.00mm。16根导线交叉缠绕，外面套有屏蔽网，进一步减少外界干扰。

所述的支架主体材料由有机玻璃制作，支架上带有高强度的不锈钢滑动游标和刻度尺，最小刻度为0.02mm，能够进行上下左右移动和360°旋转，便于精确定位。

本发明的基于真实形状和电阻率分布的颅骨物理模型实验装置，与现有技术相比，优点在于：采用极高形状精度和真实电阻率分布的颅骨石膏模型，并配有真实颅骨形状的树脂容器，更加接近人体测量的实际情况，极大地减小了测量误差；通过使用高纯度银质电极，减小了极化电位；采用带有屏蔽层的导线，并将各路导线交叉缠绕并套有屏蔽网，有效降低了电磁干扰；采用有机玻璃制作支架主体减轻了整体重量。因而本发明不仅更加符合颅脑EIT临床监护的实际情形，具有很强的抗干扰能力，保证测量结果的准确性，而且更加便携易用。

附图说明