[发明专利]人体胸腔电阻层析传感器

说明书

技术领域  本发明涉及一种医用电阻抗层析成像(electrical impedance tomography,EIT)系统采用的传感器。

背景技术  电阻抗层析成像(EIT)技术，是以生物体内电阻抗的分布或变化为成像目标的一种新型的无损伤的生物医学检测与成像技术。利用EIT技术，可以显示生物体内组织的阻抗分布图像、生物体组织的阻抗随频率变化的图像、生物体器官生理活动(如呼吸、心脏搏动)时的阻抗变化图像。EIT技术是非侵入检测和功能成像技术，具有安全、可视化等特点，在研究生物体生理功能和疾病诊断方面有着重要的临床价值。与传统的基于射线(x射线，pet)的医学可视化检测手段相比，它具有安全、简便、无创、廉价的优势，可以对生物体进行长期、实时监护。特别是一幅EIT成像的数据采集能达到每秒500幅左右，远远高于当前使用的医学检测方法大约3-10分钟才能完成一幅图像的速度。因此基于EIT开发出床旁监护和实时的医疗检测技术，对疾病的早期预防、诊断和治疗具有十分重大的意义和应用前景，受到世界上各国研究者的广泛关注。

然而，当前在EIT做人体胸腔二维物场测量中，所有检测和测量电极(通常为16或32个)必须固定在待检查的人体胸腔表面的某个横截面。这些电极一般都是逐个粘贴到人体胸腔表面皮肤的，然后通过几何测量或者其它测距传感器等手段测量出各个电极的位置，从而由电极位置确定这个被测物场(人体胸腔)边界，使得EIT成像和可视化成为可能。对于人体胸腔而言，这种测量存在三个问题。首先，为了保证所有电极都均匀分布在同一截面上，需要多次测量和反复调整，很难保证所有电极均匀分布在同一截面上。其次,随着人体呼吸过程中人体胸腔表面动态变化，胸腔电极确定的检测物场的尺寸和形状也随之而变，因此，现有的测量方法根本无法适应测量点的动态变化,从而不可能进行实时动态的数据采集；而且电极的反复调整还容易导致电极和导线之间连接点的损坏，电极的磨损，电极与皮肤之间粘贴不牢固等问题。这些问题给电极的使用寿命和被测信号的准确性带来了不利影响。最后，当前数据采集使用相邻激励和相邻测量方式,导致获得的独立测量数远少于成像过程的像素数(例如，16电极仅仅有104个独立测量数)；引起严重的欠定问题。上述问题已经成为EIT应用于医学可视化的主要障碍。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种内置随动滑动杆的电阻层析传感器，针对任意被测人群不同的胸腔轮廓，以及动态呼吸过程改变的胸腔形状，测量时只需把电极黏贴在皮肤表面，而不需要做任何其它重复调整，该数据采集系统可以实时、准确的确定电极的空间位置，从而准确确定人体胸腔成像的物场，为EIT检测提供必备和有效的条件。本发明的技术方案如下：

一种人体胸腔电阻层析传感器，包括用于套在人体胸腔外面的外套，多个电极，多个空心滑杆和设置在外套外面的电磁屏蔽罩，其中，在外套上开设有多个滑槽，空心滑杆的一端固定有电极，另一端的尺寸与滑槽相配合，可以在滑槽里滑动；外套的主体由绝缘材料制成，滑槽壁是导电的，空心滑杆由均匀导体材料制成，连接电极的导线从空心滑杆中部穿出，从每个滑槽壁各引出一根导线。

作为优选实施方式，所述的外套为椭圆形外套，滑槽壁垂直于椭圆形外套，并尽量按照以椭圆中心为圆心的圆的等中心角均匀分布，进而使得位于各个滑杆端部的电极尽量均匀分布在同一截面上；电极的位置按照下列方法确定：将与电极相连的导线和从与此电极相应的滑槽壁引出的导线接在电源的两端，由于滑杆是均匀导体制成，根据所测得的电阻大小，求得滑杆伸入外套内部的长度，继而得到此电极的位置。

本发明的特点是，在不改变传统EIT成像数据测量原理的基础上，对于不同的被测人群和人体胸腔动态呼吸过程，能够自适应地确定出电极的位置(坐标)，解决当前EIT传感器不能实时确定边界的难题。

附图说明

图1传感器侧视图

图2传感器俯视图

图3传感器结构示意图

图4用于滑杆的探入深度测量的电流回路

图5物场对象测量回路。

具体实施方式

下面首先结合附图1～3对本发明的结构与技术原理予以说明。本发明的传感器由以下组件构成:圆形电极(1)；空心滑杆(2)；椭圆形外套(3)；滑槽(4)；电极连接线(5)；滑槽连接线(6)；可以调节高度的支撑三角架(7)；电磁屏蔽外罩(8)。具体说明如下: