[发明专利]一种聚焦式的电阻抗断层成像信号检测系统

说明书

一种聚焦式的电阻抗断层成像信号检测系统，其聚焦式电极阵列(1)均匀分布在三维研究物体周围，激励电流源模块的输出、聚焦电流源模块的输出和信号检测处理模块的输入分别与聚焦式电极阵列(1)连接。控制模块的输出分别与聚焦式电极阵列(1)、激励电流源模块的输入、聚焦电流源模块的输入、信号检测处理模块的输入连接。电阻抗断层成像算法模块的输入与信号检测处理模块的输出连接。本发明通过分布在聚焦式电极两端的聚焦电极(5、6)向三维研究物体注入电流，在物体内部形成电流屏蔽面，限制了主电极(2)注入的电流的三维发散，通过求解主电极(2)注入电流流通界面S的断面电导率信息反演整个三维研究物体的电导率分布。

技术领域

本发明涉及一种电阻抗断层成像信号检测系统，特别涉及一种聚焦式的电阻抗断层成像检测系统。

背景技术

电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography,简称EIT)是根据人体内不同组织在不同的生理、病理状态下具有不同的电阻/电导率，采用各种方法给人体施加小的安全驱动电流/电压，通过驱动电流/电压在人体的测量响应信息，重建人体内部的电阻率分布或其变化的图像技术。电组抗断层成像技术由于其可以对人体组织实现功能成像，因而在某些癌症等疾病的早期检查诊断时，具有独特的优势。

目前的电阻抗成像系统大都集中于二维断层成像，而对于三维研究物体，由于布置在研究对象表面的电极向研究对象注入电流后，在研究对象内部会发生电流三维发散现象，对二维断层成像阻抗信号的检测和图像重建的结果都产生十分重要的影响。为此，国内外很多专家学者都对三维研究物体的电阻抗成像信号检测系统以及检测方法进行了研究。

在三维电阻抗成像方面，可以通过设置多层电极阵列，检测同一时刻多个断层的数据来反映三维EIT成像结果。Rabbani等人采用两个电极平面来定义三维研究物体，实现了三维EIT成像；1999年，Vauhkonen等人将全电极模型应用到了三维研究物体的EIT的信号检测，取得了较好的效果；Sheffield大学的研究组采用三维电极进行了三维EIT检测成像可行性方面的研究；天津生物医学工程研究院采用空间电阻网络模拟三维EIT成像的被测场域的方法实现三维EIT的测试和评价。另外，宫莲、Hyaric、Tzu-Jen Kao等人从算法上对三维EIT算法进行了改进。

由上可知，目前在二维物体EIT成像方面的研究较为深入，而三维研究物体由于电流的发散，EIT成像信号的检测受到了限制，无论是三维EIT检测的系统设计，还是三维EIT成像算法的改进，都需要检测大量的信号数据，一方面加大了检测的难度，另一方面加大了计算的数据量。从根本上来讲，三维研究物体的EIT成像问题并没有得到很好地解决。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有的电阻抗断层成像信号检测系统的缺点，提出一种聚焦式的电阻抗断层成像信号检测系统。

本发明聚焦式电阻抗断层成像信号检测系统主要包括：聚焦式电极阵列、激励电流源模块、聚焦电流源模块、信号检测处理模块、控制模块和电阻抗断层成像算法模块；所述的聚焦式电极阵列均匀分布在三维研究物体周围，所述的激励电流源模块的输出端、聚焦电流源模块的输出端、控制模块的输入端和信号检测处理模块的输入端分别与聚焦式电极阵列连接；控制模块的输出端分别与激励电流源模块的输入端、聚焦电流源模块的输入端、信号检测处理模块的输入端连接，电阻抗断层成像算法模块的输入端与信号检测处理模块的输出端连接。

所述的激励电流源模块由恒流产生模块和多路开关选择模块组成。恒流产生模块用于产生激励稳恒电流，它的输出端与多路开关选择模块的输入端相连。多路开关选择模块具有多路输出，可以根据由控制模块输入的选择控制信号，将多路开关选择模块的输入端口与多路开关选择模块的任意输出端口在模块内部直接相连，把恒流产生模块输入的稳恒电流信号作为输出信号输出。