[发明专利]一种基于边缘场检测的二维EIT电极阵列结构优化方法

权利要求书

1.一种基于边缘场检测的二维EIT电极阵列结构优化方法，其特征在于，分以下步骤：

步骤一、针对膀胱功能障碍患者，在该患者的膀胱底面往上距离h的位置，在人体周身表面设置n个电极，电极覆盖的弧长占人体周长的比例为α；

步骤二、按照初始值距离h，电极个数n以及比例α，将各电极布置在该膀胱功能障碍患者身上，构建重建图像；

步骤三、分别对比例α，电极个数n和距离h进行优化，得到三个最优的参数结果；

具体步骤如下：

步骤301、计算膀胱区域灵敏度f₁，边缘效应灵敏程度f₂，重建图像变形程度f₃和不同尿液电导率一致性f₄；

其中：

N₁为重建图像中膀胱区域像素点个数，M为通过电压测量得到的测量帧的个数；z_i',j'为重建图像时所用灵敏度矩阵的第i'行第j'列的灵敏度值；

N₂为膀胱最大体积或最小体积下电导率的种类个数，g_(Vmax,i)为膀胱最大体积电导率i下的边缘效应最大特征值；g_(Vmin,i)为膀胱最小体积电导率i下的边缘效应最小特征值；Φ_Vmax为仿真设置的膀胱最大体积时的直径；

表示1/4最大振幅图像的像素点，C是以1/4最大振幅图像的重心为圆心的圆；k为1/4最大振幅图像像素点个数；

g_(V,i)为膀胱体积V电导率i时的边缘效应特征值；表示某一体积V不同电导率下的边缘效应特征值的均值；表示最大体积V_max不同电导率下的边缘效应特征值的均值；表示最小体积V_min不同电导率下的边缘效应特征值的均值；

步骤302、判断初始比例α，电极个数n和距离h下，分别计算膀胱区域灵敏度f₁，重建图像变形程度f₃和不同尿液电导率一致性f₄是否在正常范围内；如果是，保留存储距离h的值，进入步骤303；否则，舍弃距离h，进入步骤303；

步骤303、选择下一个距离数值，在初始比例α和电极个数n不变的情况下，返回步骤302重复判断是否存储保留，直至将所有符合条件的距离值筛选完毕；

下一个距离数值是指：距离h减小1cm的值；

步骤304、将所有符合条件的距离值，分别计算各自对应的边缘效应灵敏程度f₂，选择最小边缘效应灵敏程度f₂对应的距离值作为最优的距离h'；

步骤305、保持初始比例α不变，选择最优距离h'，计算电极个数n的初始值对应的膀胱区域灵敏度f₁，重建图像变形程度f₃和不同尿液电导率一致性f₄是否在正常范围内；如果是，保留存储电极个数n的值，进入步骤306；否则，舍弃电极个数n，进入步骤306；

步骤306、顺序从电极个数n的范围内逐个选择电极个数，保持初始比例α不变，选择最优距离h'不变的情况下，返回步骤305判断是否存储保留，直至将所有符合条件的电极个数筛选完毕；

步骤307、将所有符合条件的电极个数，分别计算各自对应的边缘效应灵敏程度f₂，选择最小边缘效应灵敏程度f₂对应的电极个数作为最优的电极个数n'；

步骤308、选择最优距离h'和电极个数n'，计算初始比例α对应的膀胱区域灵敏度f₁，重建图像变形程度f₃和不同尿液电导率一致性f₄是否在正常范围内；如果是，保留存储初始比例α值，进入步骤309；否则，舍弃初始比例α，进入步骤309；

步骤309、将初始比例α减小30度作为下一个比例值，保持最优距离h'和电极个数n'不变，返回步骤308判断是否存储保留，直至将所有符合条件的比例筛选完毕；

步骤310、将所有符合条件的比例值，分别计算各自对应的边缘效应灵敏程度f₂，选择最小边缘效应灵敏程度f₂对应的比例值作为最优的比例α'；

步骤四、按照最优距离h'，最优电极个数n'和最优比例α'对膀胱功能障碍患者身上的实际电极进行调整，并实时监测重建图像；

步骤五、利用重建图像监测到患者的膀胱体积达到设定的阈值时，对患者进行预警提醒患者排尿。