[发明专利]一种电阻抗成像装置

说明书

技术领域

本发明公开了一种电阻抗成像装置，属于医学检测领域。

背景技术

电阻抗成像技术(Electrical Impedance Tomography，EIT)是利用生物体内的电阻率的分布为成像目标的一种新型医学成像技术。它根据生物体内不同的组织具有不同的阻抗特性，通过配置相应的电极系统获得生物体的体表电压信号，并采用特定的算法，最终重建出反应生物体内部电特性的图形，从而获得生物体包含的生理和病理信息。EIT技术具有广阔应用前景，在地球物理学、环境监测、无损探伤和医学检测等领域引起了极大的关注。1987年，英国Sheffield大学的Brown和Barber教授研制出了第一台完整的电阻抗数据测量系统。在世界各地，如美国、英国、德国、法国、瑞典、印度等三十多个研究小组都在进行EIT技术的研究工作。

在国内，从事EIT方面研究小组有重庆大学、第四军医大学、中国医学科学院、北京航空航天大学、河北工业大学、天津大学、上海大学等。其中以第四军医大学的研究工作较为突出，目前第四军医大学和重庆大学已联合研制出较高精度的电阻抗成像技术试验平台，同时也在向临床应用继续深入的研究。

现有技术的主要难点主要表现在：需要产生精准和较高输出阻抗的电流源；目前最大可实现的生理性阻抗变化只能引起测量电压10％的变动，为此要求电阻抗成像系统的测量精度要大于0.1％；当前EIT系统能采集的信息量少，虽然可以通过增加电极个数的方法来增加测量数据量，但这将会使硬件系统变得复杂，而电极数目的增加也是有限的；目前阻抗成像算法重建出的图像质量还不能令人满意，需要设计出成像质量更好、更精确的算法。

相比于以前本人申请的“一种生物电阻抗成像装置”专利(201310545684.9)，本次装置做了改进。原有的DDS信号源会产生干扰噪声从而影响信号源的质量，现采用MAX038信号发生器替换原来的DDS信号源，不需外加滤波器就可产生较高精度的电压信号，有利于提高系统后级输出信号的采样精度；采用不锈钢电极代替原来的铜质电极，铜质电极容易生锈腐蚀，不利于进行长期稳定的测量，而不锈钢电极片具有不易生锈腐蚀，性能稳定可靠，并与不锈钢鳄鱼夹连接，便于拆卸和更换，具有良好的导电性；在相敏解调电路中，采用正弦信号代替方波信号作为参考信号进行开关解调，比方波解调效果更佳，克服了原来采用方波信号进行解调具有不稳定、有串扰的影响。因此，经过上述改进，该电阻抗成像装置具有更高的精度、更好的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电阻抗成像系统的不足，研制出一种改进的电阻抗成像装置。通过在物体表面配置电极片组并注入外部激励信号，然后获得生物体的体表电压信号，利用相敏解调技术得到物体内部的阻性信息和容性信息，并采用特定的算法，最终重建出反映生物体内部组织特性的电阻抗图像。本发明的方法不能够直接得出疾病的诊断结果或作为医生采取治疗措施的依据，因此采用本发明的方法只能获取中间结果信息。

本发明采用的技术方案包括由信号发生器，幅度频率调节电路，电压控制电流源电路，多路开关，电极片组和物理模型，信号放大电路，带通滤波器电路，相敏解调电路，A/D转换电路，单片机，上位机组成。

信号发生器产生电压信号，经过幅度频率调节电路，施加于电压控制电流源电路上，转换为恒流源；

单片机控制多路开关选通电极片组中的一对电极将电流作为激励信号施加于物理模型上；

物理模型产生的电压信号经过信号调理电路进行处理，然后通过单片机进行A/D转换和数据采集，再通过串口通信送入上位机。

所述的电极片组可以是16个电极。

所述的电极片组均匀分布在物理模型的内壁，通过不锈钢鳄鱼夹连接至多路开关，两组多路开关进行分时复用。

本发明的优点：

1)信号发生器不需外加滤波器就可产生较高精度的电压信号；

2)电压信号通过幅度频率调节电路和电压控制电流源电路就可以产生稳定的、多频的、幅值可调的交流电流源信号；

3)不锈钢材料作为电极片具有不易生锈腐蚀，性能稳定可靠，并与不锈钢鳄鱼夹连接，便于拆卸和更换，具有良好的导电性；

4)在相敏解调电路中，采用正弦信号代替方波信号作为参考信号进行开关解调，比方波解调效果更佳。

附图说明

图1是本发明的系统结构原理图。

图2是本发明的信号发生器原理图。

图3是本发明的幅度频率调节电路原理图。

图4是本发明的多路开关测量原理图。