一种抑制两电极移动影响的电阻抗层析成像方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制两电极移动影响的电阻抗层析成像方法，首先完成标准的模型构建，采用相邻激励模式，采集边界电压，根据灵敏度理论，计算灵敏度矩阵；然后建立极坐标系，通过理论计算两电极偏移时被测场域边界上的电势值，进而得到边界电压变化量相对于偏移角度之间的先验矩阵；最后结合电极位移的雅克比矩阵，确定两电极偏移时的方位和角度，将两电极偏移时产生的失配电压数据进行修正，利用电极均匀分布时计算的灵敏度矩阵，采用正则化方法求得被测场域内部电导率变化值，实现图像重建。本发明专利技术能够有效地抑制两电极移动对图像重建质量的影响，在实际的临床应用中具有很大的潜力。潜力。潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制两电极移动影响的电阻抗层析成像方法


[0001]本专利技术属于电学层析成像
，具体涉及一种抑制两电极移动影响的电阻抗层析成像方法。

技术介绍

[0002]电阻抗层析成像(Electrical Impedance Tomography，EIT)是一种对区域内部电导率分布进行无创成像的方法。基于重建策略，可以利用边界测量数据重建物体内的电导率分布。与传统的计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)相比，EIT具有便携、无创、无辐射、成本低、时间分辨率高等优点，但空间分辨率较低，对电极运动的敏感性较差。EIT可用于组织、液体或气体之间存在电导率差异的应用，如癌变或缺血性组织的成像或呼吸、血流、胃动力和神经活动的功能监测，应用前景光明。
[0003]在实际的临床应用过程中，EIT图像的重建面临十分严重的外部干扰。在EIT的研究中，各项工作通常采用将测量对象假设为边界上的电极均匀分布，边界形状规则，电极位置固定的理想化模型，并将此种理想模型作为求解EIT逆问题的先决条件。然而，在实际的EIT测量过程中，与理想模型准确度不相符合的情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制两电极移动影响的电阻抗层析成像方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1，在计算机上完成标准的模型构建，在被测场域上均匀分布N个电极，并将N个电极按逆时针分别编号为1,2，
…
，N，采用电流激励电压测量且激励电极不测量的模式，采集循环激励循环测量下的边界电压，其具体过程为：步骤S101，在电极一和电极二注入正弦激励电流，测量其它N
‑
2个相邻电极之间的电压值，即当在电极一和电极二注入正弦激励电流时，测量电极三和电极四之间的电压值，测量电极四和电极五之间的电压值，依此类推，直到测量电极N
‑
1和电极N之间的电压值，共获得N
‑
3个电压值；步骤S102，将注入电极由原来的电极一和电极二转换到电极二和电极三，测量电压为除了电极二和电极三以外的N
‑
2个相邻电极之间的电压值，共获得N
‑
3个电压值，依此类推共获得N(N
‑
3)个测量值，由互易定理得到N(N
‑
3)/2个独立测量值；步骤S2，计算灵敏度矩阵，灵敏度矩阵S根据不含夹杂物的空场的边界测量电压进行计算，计算公式为：式中，S
ij
为第j个电极对对第i个电极对的灵敏度系数，分别为第i个电极对及第j个电极对在激励电流分别为I
i
、I
j
时场域电势分布，为梯度算子；步骤S3，建立极坐标系，在场域内不含夹杂物的情况下，采用解析法计算两个电极偏移时边界上各处的电势值，其为：式中，φ(ρ,θ)为被测场域上任意处的电势值，ρ为极径，θ为极角，I为激励电流，σ为电导率，δ为电极相对于圆心的角度，θ
s+1
和θ
s
分别为两相邻激励电极所对应的极角，Δ
ζ
为电极移动的角度；步骤S4，在场域内不含夹杂物的情况下，结合步骤S3得到的边界上各处的电势值，计算两个电极移动时边界电压值U1，进一步得到两个电极移动时边界电压值U1相对于电极均匀分布时边界电压值U0的变化量ΔU，即ΔU＝U1‑
U0，其中，其中H为测量个数；步骤S5，场域内不含夹杂物时，将N个电极中的某两个电极的位置沿着场域边界逐一改变，每个电极位置偏移的方向分为顺时针和逆时针，设定两电极位置发生偏移时，所对应的偏移角度为Δ，结合步骤S4得到的ΔU，进一步计算得到ΔU相对于偏移角度Δ之间的先验矩阵P，其为P＝ΔU/Δ，其中W为偏移角度的个数；步骤S6，场域内包含夹杂物时，确定两个电极偏移的方位和偏移角度，具体过程为：步骤S601，设置每个电极偏移角度的范围，在真实测量物体表面贴合N个电极，其中N
‑
2个电极位置与步骤S1中电极的贴合位置相同，剩下2个电极为位置发生偏移的电极，其中每个电极偏移的角度范围为：0.5
°
～10
°
；步骤S602，计算电极偏移的角度，t时刻在相邻电流激励的模式下，获取一组两个电极偏移时的边界电压测量值Y，偏移量Δx可以根据Tikhonov正则化求得：
其解为：Δx＝(J
xT
J
x
+λ
x
I)
‑1J
xT
Y式中，偏移量λ
x

【专利技术属性】
技术研发人员：施艳艳，娄亚君，杨坷，李亚婷，高振，王萌，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：