[发明专利]基于保形变换的开放式电阻抗层析成像图像重建方法

说明书

本发明涉及一种基于保形变换的开放式电阻抗层析成像图像重建方法，该方法针对边界近似为平面的开区域，该开区域可简化为以水平方向为边界的上半平面，针对开区域内靠近电极的局部区域进行成像，包含以下步骤：构建线电极阵列，获取边界电压测量值；将被测开区域按照保形变换关系映射为封闭的单位圆域；在变换后的单位圆域内构建灵敏度矩阵，进行均匀的网格剖分，采用在开区域下获得的边界电压测量值，进行图像重建；将在单元圆域内的重建结果映射到被测开区域内实现对开区域内内含物的图像重建。

技术领域

本发明属于电阻抗层析成像技术领域，涉及一种基于保形变换的开区域电阻抗层析成像图像重建方法。

背景技术

电阻抗层析成像(ElectricalImpedanceTomography，简称EIT)是一种具有非侵入或非扰动特点的过程可视化在线监测技术。它通过安置在待测敏感场的阵列式传感器，向目标物场施加电学激励信号，并能够获得反映敏感场内电导率分布信息的电学响应信号，进而实现场内介质分布的二维/三维可视化。该技术具有便携、低成本和高时间分辨率等优点，在工业和生物医学方面具有广阔的应用价值。

在很多应用情况中，观测区域并不具备完全闭合的边界，由此衍生出了开放式EIT技术。作为EIT技术的一个研究分支，开放式EIT通常采用固定的电极阵列并以边界不封闭的开放区域作为观测域进行测量。开放式EIT最早被应用于表层地球物理领域用于表层地质勘探，之后开放式EIT也被用于结构损伤检测等领域。近年来，开放式EIT在临床医学方面的研究受到了众多研究学者的关注。2001年，J.L.Mueller等人发表于《PhysiologicalMeasurement(生理学测量)》第22卷，第97-106页，题为《Reconstruction of conductivitychanges due to ventilation and perfusion from EIT data collected on arectangular electrode array(基于矩形电极阵列的通气和灌注过程的EIT电导率重建)》，开发了一种开放式EIT传感器，在人体胸部放置4x4平面电极阵列，用于检测通气和灌注过程中的电导率变化。2010年，A.Borsic等人发表于《Physiological Measurement(生理学测量)》第31卷，第S1-16页，题为《Electrical impedance tomography reconstructionfor three-dimensional imaging of the prostate(对前列腺的EIT三维图像重建)》，将电极阵列连接到圆柱形探头的前表面，用于前列腺疾病的直肠电阻抗断层扫描。2014年，K.Y.Aristovich等人发表于《Physiological Measurement(生理学测量)》第35卷，第1095-1109页，题为《A method for reconstructing tomographic images of evoked neuralactivity with electrical impedance tomography using intracranial planararrays(一种利用颅内平面阵列进行电阻抗层析重建诱发神经活动的EIT成像方法)》，采用30个电极的平面电极阵列重建大鼠大脑皮层快速神经诱发活动图像，提出了一种基于噪声t-test的图像处理技术，以提高重建的深度定位精度。