The invention discloses a node impedance imaging method based on local fine partition, which includes steps: constructing a target mode with perturbation, constituting a target area to be solved by perturbation and background area, exciting the target area by current input with specified amplitude, obtaining boundary voltage matrix U based on excitation, and adopting finite element method for the target area with triangle as unit. Based on FEM model, the first impedance information of the target area is obtained by one-step Newton method, and the target area is subdivided locally according to the first impedance information. According to the relationship between nodes and elements in FEM model, the node Jacobian matrix of the target area subdivided locally is obtained, and the inverse problem is solved by Newton Raphson method to obtain the local subdivision. The second impedance information of the node in the target area is transformed into the unit impedance, and the image reconstruction image is performed based on the unit impedance. The present invention can reduce the calculation amount and improve the imaging accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种基于局部细剖分的节点电阻抗成像方法
本专利技术属于电阻抗成像
,具体涉及一种基于局部细剖分的节点电阻抗成像方法。
技术介绍
传统的医学影像是借助于某种介质与人体的相互作用,把人体内部组织器官的形态结构、密度、功能等以影像的方式表现出来。而EIT则是根据人体内不同器官组织在不同的生理、病理状态下具有不同的电阻抗特性,采用各种激励模式,给人体施加安全驱动电流/电压,通过驱动电流或电压在人体的测量响应信息,重建人体内部的电阻抗分布或其变化的图像。在EIT技术中,根据成像目标的不同,可以分为动态成像和静态成像两类。静态成像对被测区域的实际阻抗值进行成像,能反映阻抗分布的实际情况,与动态成像相比,所包含的信息较大,对理论和临床诊断具有重要的意义,因此静态成像算法成为当前EIT技术研究的重点。然而,实际测量时存在模型误差和测量噪声,成像效果迅速变坏,产生含有噪声的图像,使其成像效果严重失真。动态成像利用两个时刻的电压差值,经过相应的算法重建两时刻阻抗差值的分布情况。其优点是通过相减运算可以消除数据中的干扰和和噪声信号,对系统测量数据的精度要求不会太高,所以可用于对某些疾病的发展过程进行实时图像监测。然而,在临床应用中前一时刻的数据有时获取不到,或者两个时刻被测物体的电阻抗值一样则无法重构出阻抗差值的分布情况。EIT成像是一个非线性逆问题,在成像理论和具体实现等方面都存在一些问题有待解决,这些问题在一定程度上限制了EIT技术的应用和发展。如何实现系统的高精度、高分辨率和算法的快速收敛是目前EIT技术的主要问题。对电阻抗重构算法的研究显示:修正的牛顿-拉夫逊法具 ...
【技术保护点】
1.一种基于局部细剖分的节点电阻抗成像方法,其特征在于,所述方法包括步骤:S1、构建具有扰动物的放置目标模式,采用指定幅值的电流输入目标区域进行激励,基于所述激励获取边界电压矩阵U;S2、对求解的目标区域以三角形为剖分单元通过有限元法剖分,建立FEM模型;S3、基于所述FEM模型采用一步牛顿法求解获取放置目标在所述激励下的第一阻抗信息,根据所述第一阻抗信息确定所述目标区域的阻抗分布图像,并对目标区域做局部细剖分;S4、根据FEM模型中的节点与所述剖分单元的关系,求出经局部细剖分的所述目标区域的节点雅克比矩阵,并采用Newton‑Raphson法求解逆问题,获取经局部细剖分的所述目标区域节点的第二阻抗信息;S5、根据FEM模型中节点与所述剖分单元的关系,计算每个所述剖分单元的阻抗,根据所述阻抗将所述第二阻抗信息转换成单元阻抗,基于所述单元阻抗进行图像重构,得到阻抗成像图。
【技术特征摘要】
1.一种基于局部细剖分的节点电阻抗成像方法,其特征在于,所述方法包括步骤:S1、构建具有扰动物的放置目标模式,采用指定幅值的电流输入目标区域进行激励,基于所述激励获取边界电压矩阵U;S2、对求解的目标区域以三角形为剖分单元通过有限元法剖分,建立FEM模型;S3、基于所述FEM模型采用一步牛顿法求解获取放置目标在所述激励下的第一阻抗信息,根据所述第一阻抗信息确定所述目标区域的阻抗分布图像,并对目标区域做局部细剖分;S4、根据FEM模型中的节点与所述剖分单元的关系,求出经局部细剖分的所述目标区域的节点雅克比矩阵,并采用Newton-Raphson法求解逆问题,获取经局部细剖分的所述目标区域节点的第二阻抗信息;S5、根据FEM模型中节点与所述剖分单元的关系,计算每个所述剖分单元的阻抗,根据所述阻抗将所述第二阻抗信息转换成单元阻抗,基于所述单元阻抗进行图像重构,得到阻抗成像图。2.如权利要求1所述的基于局部细剖分的节点电阻抗成像方法,其特征在于,所述基于所述激励获取边界电压矩阵U包括:S11、在所述目标区域周围设定指定数量的电极,选取指定所述电极,依次通过所述电极的两个相邻电极注入指定幅值的电流,分别获取所述电极与所述两个相邻电极之间的电压;S12、依次选取所述目标区域周围所有的所述电极,执行步骤S11,获取构成所述便捷电压矩阵U的电压值。3.如权利要求1所述的基于局部细剖分的节点电阻抗成像方法,其特征在于,所述步骤S2包括:基于所述目标区域,采用有限元法剖分将所述区域分成指定数量的同心圆,并设定同心圆中所有圆的半径,基于所述半径计算对应的每一所述同心圆的上的节点数目,采用makemeshdata.m函数编号所有所述节点,并按照...
【专利技术属性】
技术研发人员:戎舟,成民民,程大元,李若愚,
申请(专利权)人:南京邮电大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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