一种用于乳腺癌早期普查的电阻抗扫描成像检测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于乳腺癌早期普查的乳腺电阻抗扫描成像检测仪，包括：一台式车，台式车上放置有用于检测乳腺电阻抗扫描成像的计算机主机以及和计算机主机配套使用的打印机、键盘及鼠标和显示器；和为计算机提供电源的电器主机箱；电器主机箱内还设置有转接板和激励及控制板，激励及控制板通过一根屏蔽电缆和转接板连接有电流检测电路和检测电极，激励及控制板还通过另外两根屏蔽电缆与计算机主机内的数字ＩＯ卡和数据采集卡连接；另外，激励及控制板还与激励电极通过屏蔽线连接。本实用新型专利技术采用人体乳腺内正常乳腺组织与各种病变组织的电阻率（电导率）存在差异的特征，根据这种组织水平上导电性的差别进行成像。以实现早期乳腺肿瘤诊断。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种用于乳腺癌早期普查的电阻抗扫描成像检测仪
本技术涉及一种医疗器械，具体涉及一种用于乳腺癌早期普查的电阻抗扫描成像检测仪。
技术介绍
乳腺癌是妇女常见恶性肿瘤之一，早期和无创诊断和鉴别各种乳腺疾病尤其是恶性肿瘤，对提高患者生存率和治愈率极为重要。目前常用的无创检测方法有：医尘触诊、X线钼靶、超声成像、红外线法等，它们都不便于做到乳腺癌的大规模普查和早期诊断。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种乳腺电阻抗扫描成像检测仪。乳腺电阻抗扫描(Electrical Impedance Scanning)是一种针对早期乳腺肿瘤诊断的新技术。由于在人体乳腺内正常乳腺组织与各种病变组织(尤其是癌变组织)的电阻率(电导率)相比有显著性差异，因而可以根据这种组织水平上导电性的差别进行成像。实现上述目的的技术解决方案是，该乳腺电阻抗扫描成像检测仪包括：一带有滚轮并可以移动的台式车，台式车分为上、中、下层以及抽屉和台面；一用于检测乳腺电阻抗扫描成像的计算机主机，它置于台式车的下层；一为计算机提供电源的电器主机箱它与计算机主机一起放置在台式车的下层；台式车的中层、上层用于放置和计算机主机配套使用的打印机和键盘及鼠标，它们通过计算机主机的接口和计算机主机相连接；台式车的台面上有计算机主机配置的显示器；电器主机箱内还设置有转接板和激励及控制板，激励及控制板通过一根屏蔽电缆和转接板连接有电流检测电路和检测电极，激励及控制板还通过另外两根屏蔽电缆与计算机主机内的数字IO卡和数据采集卡连接；另外，激励及控制板还与激励电极通过屏蔽线连接。本技术的其它特点是，所述电流检测电路和检测电极置于测量手柄之内。所述计算机主机中包括激励源、同步脉冲发生器、过电流检测部分、中断响应部分、控制部分和检测信号程控增益放大部分。其中同步脉冲发生器，中断响应部分、控制部分以及激励源的部分电路都集成到大规模可编程逻辑器件FPGA中。本技术的乳腺癌早期普查的电阻抗扫描成像检测仪，采用人体乳腺内正常乳腺组织与各种病变组织的电阻率(电导率)存在差异的特征，因而可以根据这种组织水平上导电性的差别进行成像。以实现早期乳腺肿瘤诊断。附图说明图1是本技术的外形结构图；图2是本技术的电器连接图；图3是乳腺检测示意图；-->图4是乳腺电阻抗扫描成像检测仪框图；图5是电极阵列及其材料图，其中(A)是镀金64电极；(B)是氯化银64电极；(C)是镀金256电极；(D)是氯化银256电极；图6电流/电压转换电路图；图7 64电极系统的多路开关；图8 256电极系统的多路开关；图9系统的激励源原理框图；图10控制部分结构图；图11过电流检测电路原理图；图12报警信号输出示意图；图13数据采集卡接口定义；图14软件系统结构图。具体实施方式为了更清楚的理解本技术，以下结合附图和本技术的仪器的作用原理作进一步的详细描述。一、方法：电阻抗扫描(Electrical Impedance Scanning，EIS)成像是利用正方形电极阵列对感兴趣区体表电压或电流进行测量，在二维图像上再现被测区组织电导和电容值的一种技术。电阻抗扫描成像的理论基础是均匀电场中如含有其它电介质时电场的分布就会改变。健康的乳房中大量存在的脂肪组织，可以认为电介质是均一的。癌组织被认为比周围组织有着较高的电导率，因此在一个等效的乳腺组织电流场模型中，癌变组织可以被认为是一个低电阻或高电导的介质，那么它就会使乳腺组织电流场中的电流分布发生改变。由于癌变组织是一个高电导的介质，因此会吸引电流使得穿过它的电流密度增加，如果将测量电极阵列置于乳房表面就可以通过测量电极单元上的电流大小间接地反映电极下的组织特性。EIS乳腺检测基于特异组织在电场中的扰动性，通过对感兴趣区体表电流进行测量，并结合进行相关的信号处理技术，最终反映组织的特异性。检测时被测者手握激励电极(参考电极)，将测量电极置于乳房表面(参见图3)。如果测量电极阵列的电势为地电势，激励电极有一定的电压值，那么诱发电流通过人的手臂到达高电导率的胸肌组织，这样就可以将大面积的胸肌组织看作是一个等电势的平面。在胸肌组织表面和测量电极就构成平行板电容器，它们之间会产生电场。因为健康的乳房中存在大量的脂肪组织，所以可以认为所形成的电场是均匀的，若乳房中存在病变组织，该组织就会在均匀电场中产生扰动，具体表现为该部位对应的测量单元电极上的电流值增加。基于以上检测原理申请人设计并实现了乳腺电阻抗扫描成像检测仪。乳腺电阻抗扫描成像检测仪主要包括硬件系统、软件系统及软硬件接口三部分。-->二、硬件系统：EIS乳腺检测硬件系统的工作模式为采用电压激励，对体表电流进行检测。如系统原理框图4所示，整个仪器可分为三大部分即前级测量部分、系统主机部分、以及计算机处理部分。其中前级测量部分包括电流电压转换和多路开关，整个前级测量部分置于测量手柄之内。通过屏蔽电缆线将测量手柄和系统主机连接，主机中包括激励源、同步脉冲发生器、过电流检测部分、中断响应部分、控制部分和检测信号程控增益放大部分。其中同步脉冲发尘器，中断响应部分、控制部分以及激励源的部分电路都集成到大规模可编程逻辑器件FPGA中。计算机部分主要是完成对检测信号的采集，信号数据分析，和对主机中一些模块的控制，以及响应主机的请求。1.电极阵列：EIS系统通过电极阵列检测到电流分布。系统的电极为两种规格：8*8＝64电极阵列和16*16＝256电极阵列，阵列中每个电极的有效面积为3*3mm2，电极间距离为1mm。电极阵列周围有一大的环状电极，宽为7mm。电极材料有银/氯化银和镀金两种型号。如图5所示。2.电流/电压转换：直接检测电流信号不便于后级电路进行处理，需将其转换为电压信号。本系统采用如图6所示电流/电压转换电路，将流经电极的电流信号转换为电压信号，并进行了初步放大。3、多路开关：前置级多路开关的作用是通过控制信号将64路(或256路)并行信号转换成串行信号输出。每个测量板检测64路信号，并由四个16选1的多路开关(放大器信号输出选择多路开关)进行切换，每个测量板输出4路信号送入主机系统。同时为了兼容256电极我们选择了两个8选2型多路开关MAX309，用于进行测量板信号的选择。MAX309内部结构为两个独立的4选1的多路开关。为了对工作方式清楚地描述，以下将两个8选1型多路开关描述为四个4选1多路开关。如图7和图8所示，在输出允许(EN1＝1)的情况下，每个测量板上四个多路开关由控制信号MUX0～MUX3来决定将其各自所控制的哪一路信号送往输出端。由这四个16选1的多路开关的输出端所传出的信号被分别连入四个4选1多路开关的相同的输入端，64电极系统中，这四个信号被分别连到四个4选1多路开关(测量板选择多路开关)的输入通道1。256电极系统顺延。4选1多路开关在输出允许(EN2＝1)的情况下，由控制信号MUX4～MUX5来决定将其各自所控制的哪一块测量板传来的信号送往输出端。多路开关的工作方式是，在尽量减小从前置测量级到主机系统的引线数量的前提下，选择数路信号作为输出信号。4.激励源激励部分基于数字合成技术设计而成的，在具体的电路实现中，充分利用了大规模可编程逻辑器件的集成度高、编程灵活、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于乳腺癌早期普查的乳腺电阻抗扫描成像检测仪，其特征在于，该乳腺电阻抗扫描成像检测仪包括：一带有滚轮（１）并可以移动的台式车（７），台式车（７）分为上、中、下层以及抽屉（５）和台面；一用于检测乳腺电阻抗扫描成像的计算机主 机（２），它置于台式车（７）的下层；一为计算机提供电源的电器主机箱（３）它与计算机主机（２）一起放置在台式车（７）的下层；台式车（７）的中层、上层用于放置和计算机主机（２）配套使用的打印机（４）和键盘及鼠标（６），它们通过计 算机主机（２）的接口和计算机主机（２）相连接；台式车（７）的台面上有计算机主机（２）配置的显示器（８）；电器主机箱（３）内还设置有转接板和激励及控制板，激励及控制板通过一根屏蔽电缆和转接板连接有电流检测电路和检测电极（９）， 激励及控制板还通过另外两根屏蔽电缆与计算机主机（２）内的数字ＩＯ卡和数据采集卡连接；另外，激励及控制板还与激励电极通过屏蔽线连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于乳腺癌早期普查的乳腺电阻抗扫描成像检测仪，其特征在于，该乳腺电阻抗扫描成像检测仪包括：一带有滚轮(1)并可以移动的台式车(7)，台式车(7)分为上、中、下层以及抽屉(5)和台面；一用于检测乳腺电阻抗扫描成像的计算机主机(2)，它置于台式车(7)的下层；一为计算机提供电源的电器主机箱(3)它与计算机主机(2)一起放置在台式车(7)的下层；台式车(7)的中层、上层用于放置和计算机主机(2)配套使用的打印机(4)和键盘及鼠标(6)，它们通过计算机主机(2)的接口和计算机主机(2)相连接；台式车(7)的台面上有计算机主机(2)配置的显示器(8)；电器主机箱(3)内还设置有转接板和激励及...

【专利技术属性】
技术研发人员：董秀珍，付峰，史学涛，刘锐岗，尤富生，王满仓，王国岭，季振宇，
申请(专利权)人：中国人民解放军第四军医大学，上海英迈吉东影图像设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]