[发明专利]二维静态类胸腔网格体模的构建方法、装置、终端及介质

说明书

本发明提供了一种二维静态类胸腔网格体模的构建方法，包括：获取健康人体胸腔CT扫描图，利用有限元方法构建有限元模型；利用矩阵方法，求解有限元模型的电阻分布，生成原始网格体模；减少原始类胸腔网格体模的电阻数量，生成类胸腔网格体模；对类胸腔网格体模进行电极分布优化，得到最终的二维静态类胸腔网格体模。同时提供了一种相应的二维静态类胸腔网格体模装置、终端及介质。本发明实现了一种接近胸腔形状的二维静态网格体模，相比传统的圆形规则网格体模，具有更模拟人体胸腔电学性能的特点，利用印刷电路板实现，在电学器件分布和规模上都进行了迭代优化，提供更加可靠的测试数据，得到质量很高的重构图像。

技术领域

本发明涉及电阻抗断层成像技术领域，具体地，涉及一种二维静态类胸腔网格体模的构建方法、装置、终端及介质。

背景技术

医疗影像通过直观展现人体内部器官组织的结构形态作为疾病诊断的重要手段。传统医学成像技术主要分为以下四类：X射线成像(X—CT)、核磁共振成像(MRI)、核医学成像(NMI)和超声波成像(UI)。医疗需求不断扩大，临床常常需要对人体的器官功能进行长期的监测，而现有的监测工具，如CT扫描，不能实现长期监测的功能，而且含有辐射，价格也非常昂贵。生物电阻抗断层成像(Electrical impedance Tomography，EIT)技术，一种新型的医疗成像技术，它利用生物组织的电学性能，即人体的组织具有不同的电阻抗这一特征，复现人体的电导率分布，通过在人体表面注入安全范围内的激励电流并测量电势得到成像依据。它具有非植入性、无辐射、成本低廉的优势，可以对人体实现长期连续的监测。

目前的EIT技术受到电路和算法等方面限制，得到的图像分辨率很低而且准确度和实时性都很差，想要突破限制因素不断演进，需要用到大量测试数据。人体实时和多样化数据在实验中通常不便于获取，经常需要用人体模型(Phantom)作为代替来模拟人体胸腔的电阻抗分布和变化，为EIT设备提供样本数据，测试EIT系统的性能，评估成像的质量和缺陷，以便EIT技术在成像算法和设备方面不断演进。但是关于EIT的人体模型测试平台，目前还未形成相对规范的行业标准。

人体模型主要分为两种，一种是物理体模，通过溶液模拟人体组织的电导率环境，这种模型受实验环境的影响非常大，且精确度较低，另一种是网格体模(Mesh Phantom)，可以通过电阻抗元件在印刷电路板(PCB，Print Circuit Board)上的排布来实现，电阻抗元件相对溶液稳定性、精确性更好，而且便捷易用。目前已实现的网格体模大多是规则形状例如圆形形状，但是这种规则形状的体模不能模拟真实的人体胸腔形状和环境，提供的样本数据缺乏一定的可靠性。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种二维静态类胸腔网格体模的构建方法、装置、终端及介质。

根据本发明的一个方面，提供了一种二维静态类胸腔网格体模的构建方法，包括：

获取健康人体胸腔CT扫描图，利用有限元方法构建有限元模型；

利用矩阵方法，求解所述有限元模型的电阻分布，生成原始网格体模；

减少所述原始类胸腔网格体模的电阻数量，生成类胸腔网格体模；

对所述类胸腔网格体模进行电极分布优化，得到最终的二维静态类胸腔网格体模。

优选地，所述获取健康人体胸腔CT扫描图，利用有限元方法构建有限元模型，包括：

获取所述健康人体胸腔CT扫描图中的胸腔和肺部轮廓图，并使用圆形作为简化的心脏轮廓图，得到胸腔图；

利用有限元方法，将得到的所述胸腔图离散成有限个三角形元素的网格，并利用元素节点将离散的所述三角形元素相互连接，得到有限元模型。