[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

说明书

本发明公开了一种基于边缘场检测的二维EIT电极阵列结构优化方法，涉及电阻抗层析成像技术在膀胱尿量监测领域。首先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；然后按照初始值距离h，电极n以及比例α，将各电极布置在该膀胱功能障碍患者身上，构建重建图像计算该患者的膀胱体积。分别对比例α，电极个数n和距离h进行优化，最后按照最优的最优距离h'，电极个数n'和比例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，计算该患者的膀胱体积。当患者的膀胱体积达到设定的阈值时，对患者进行预警。本发明针对性的提高了膀胱区域灵敏度，并提出相应的评价指标。

技术领域

本发明涉及电阻抗层析成像技术(EIT)在膀胱尿量监测领域的应用，具体是一种基于边缘场检测的二维EIT电极阵列结构优化方法。

背景技术

由于脊髓损伤，神经系统疾病，糖尿病，手术，分娩以及自然衰老等原因，时常会导致膀胱功能障碍。对于膀胱功能障碍的患者，临床上一般采用定时导尿的方法进行治疗。这种定时导尿的方法易引起尿路感染和膀胱高压等并发症。随着医疗条件的不断改善和患者对生活质量要求的提高，对于膀胱体积感知的恢复越来越重要。膀胱容量监测器能够对膀胱容量进行连续实时的监测，并在膀胱接近满时对患者进行预警提醒患者排尿。

现有的膀胱体积测量方法有超声法和电阻抗层析成像方法。超声法由于操作复杂，价格相对昂贵等原因常由医护人员操作，而不适用于患者的日常使用。相比，可穿戴的EIT监测装置具有结构简单，价格低廉，非入侵，实时监测的优点而受到了国内外学者的关注：如文章：T.Schlebusch,S.Nienke,S.Leonhardt,and M.Walter，基于电阻抗层析成像估算膀胱体积，生理测量，第35卷，第9期，第1813-1823页，9.2014。

目前EIT常用的电极排布方式是均匀的16电极。例如，现有技术中，中山大学申请的专利号为201510026916.9的发明，提出了一种基于电阻抗断层成像技术的膀胱尿量实时监测装置和方法，文章中所采用的EIT传感器，电极排布方式对于感兴趣目标位于整个场域的应用，如肺部呼吸监测，可能是最佳的。但是对于感兴趣物体位于人体前半部分的膀胱监测，则需要有针对性的进行传感器的优化。

此外，电极与膀胱的相对位置，以及电极个数等传感器参数也同样会对膀胱体积测量的精度产生影响；提高EIT膀胱体积测量的精度是将该方法进一步接近实际应用所急需解决的。

发明内容

针对上述本领域存在的技术问题，本发明提供了一种基于边缘场检测的二维EIT电极阵列结构优化方法，能够提升边缘效应对膀胱体积的敏感程度，减少重建图像形变程度对测量的影响，增加重建图像可信度；同时保证该参数下膀胱体积测量在不同尿液电导率下具有较好的一致性。

一种基于边缘场检测的二维EIT电极阵列结构优化方法，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。

距离h的范围为0～19cm；初始值选择19cm；电极n的范围为(8、10、12、14、16)，初始值选择16；比例α的范围为0～360°；初始值为360°。

重建图像是指：每次测量时，对附着于人体腹部的电极依次激励和测量，通过测量电压信号和有限元模型，对人体内部电阻抗的分布进行反演，即重建图像；图像中不同像素点大小表示不同的电导率大小。

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：