一种高密度传感器、高密度检测装置、数据处理方法以及成像方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高密度传感器、高密度检测装置、数据处理方法、成像方法，其属于医疗检测领域。其技术要点在于：一种高密度传感器，其特征在于，包括：其包括：前端杆、探头、屏蔽层、信号线、连接器、后端杆、通讯接口；在前端杆的端部设置有探头；在探头上布置了两个同心环状阵列电极和一个中心电极；其中环状阵列电极的内环有n个电极，外环有2n个电极，环状阵列电极的环与环之间间距相同。本发明专利技术旨在提供一种高密度传感器、高密度检测装置、数据处理方法、成像方法，为临床医生提供相关信息。为临床医生提供相关信息。为临床医生提供相关信息。

【技术实现步骤摘要】
一种高密度传感器、高密度检测装置、数据处理方法以及成像方法


[0001]本专利技术属于医疗检测领域，具体涉及一种高密度传感器、高密度检测装置、数据处理方法、成像方法。

技术介绍

[0002]目前，内腔肿瘤检测技术(例如：胃癌等)主要是内镜检测，肿瘤标志物检测、影像学检测等。但这些检测方式存在着设备复杂、辐射量大、有创、无法实时检测等问题。这对内腔肿瘤的寻找鉴定造成了极大的困难。
[0003]电阻抗技术作为一种新的检测技术，在肿瘤领域有了一定的应用。
[0004]例如：
[0005]文献1：天津大学的王超老师在CN101248995B提出了一种用于术中乳腺癌灶边缘界定的阻抗测量装置及其检测方法。
[0006]文献2：南京邮电大学的戎舟老师在CN109646000B提出了一种基于局部细剖分的节点电阻抗成像方法。
[0007]文献3：重庆大学的柳先锋老师在CN109700459B提出了一种用于宫颈筛查的电阻抗检测系统。
[0008]基于以上现有技术的研究，发现：
[0009](1)目前，还没有将电阻抗技术应用到内腔肿瘤检测的相关研究。
[0010](2)电阻抗成像方法(Electrical Impedance Tomography,EIT)。电阻抗成像方法(Electrical Impedance Tomography,EIT)可以通过正常组织与癌变组织不同生理结构及生理特征表现出的不同电学特性进行区分，实现胃组织及癌变区域的三维图像重构；如何将电阻抗成像方法与内腔中的肿瘤检测结合在一起，以便能够得到一个3D的胃癌组织分布图，也是一个值得研发的课题。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种高密度传感器。
[0012]本专利技术的另一目的是为了提供一种高密度检测装置。
[0013]本专利技术的又一目的是为了提供一种数据处理方法。
[0014]本专利技术的再一目的是为了提供一种成像方法。
[0015]本专利技术的通过以下技术方案来实现：
[0016]一种高密度传感器，包括：其包括：前端杆、探头；
[0017]在前端杆的端部设置有探头；在探头凸出的半球上布置了L层同心环状阵列电极和一个中心电极；
[0018]其中每层有i个半径为r的环状阵列电极，环状阵列电极的环与环之间间距相同，环内电极间距相同，中心电极为接地电极。
[0019]进一步，
[0020][0021][0022]其中，d为探头的直径，r
环
为每层环状电极中心所在圆的半径。
[0023]一种高密度传感器，其包括：其包括：前端杆、探头、屏蔽层、信号线、连接器、把手、后端杆、通讯接口；
[0024]在前端杆的端部设置有探头；在探头上布置了两个同心环状阵列电极和一个中心电极(中心电极是接地电极，外围的两圈环状阵列电极是激励电极与采集电极；当输送激励信号时，中心电极的作用是形成回路；当采集信号时，中心电极的作用是作为参考电势点)；
[0025]其中环状阵列电极的内环有n(3≤n≤8)个电极，外环有2n个电极，环状阵列电极的环与环之间间距相同，环内电极间距相同，中心电极为接地电极；
[0026]在前端杆上包裹有信号线与屏蔽层；所述信号线用于所述环状阵列电极与通讯接口的信号连通；
[0027]前端杆的端部分别与后端杆、把手连接，三者形成“Y”状；
[0028]所述连接器用于信号线和把手之间的连接固定；
[0029]所述后端杆的端部设置有通讯接口。
[0030]进一步，所述把手用于操控高密度传感器使其穿过内镜腔道与人体内的组织接触。
[0031]一种高密度检测装置，其包括：高密度传感器、电阻抗检测设备；
[0032]其中，高密度传感器用于激励与采集数据信号；
[0033]其中，通过通讯接口与信号线，使得高密度传感器与电阻抗检测设备实现信号连接，实现环状阵列电极与电阻抗检测设备间的信号传输；
[0034]电阻抗检测设备向高密度传感器输出EIT检测所需要的激励信号，即控制信号线的信号输出，传输到高密度传感器上的3n+1个电极上对接触的组织进行激励与采集电信号(以n＝4为例，1号电极发送激励信号，2
‑
12号电极采集电压数据并记录；2号电极发送激励信号，3
‑
12电极采集电压数据并记录，
……
，12号电极发送激励信号，1
‑
11号电极采集电压数据并记录)。
[0035]进一步，电阻抗检测设备包括：信号发生与采集模块A、选通开关控制模块B；
[0036]其中，信号发生与采集模块A用于生成恒定幅值两种频率f1和f2下的电流信号激励，同时采集组织f1和f2频率下的边界电压；采集状阵列传感器对组织进行EIT检测时采集的两种不同频率f1，f2下的边界电压数据矩阵V：
[0037][0038]f1、f2表示激励频率，V1‑
k
、V2‑
k
分别表示任意第k组激励频率为f1、f2时得到的边界电压信号，N表示获得的边界电压数据的数量，探头上内圈布置的环状阵列电极的个数为n，则有：N＝3n
×
(3n
‑
1)；
[0039]其中，选通开关控制模块B用于控制信号发生与采集模块A及高密度传感器1之间的信号传输。
[0040]进一步，电阻抗检测设备包括：存储模块C；
[0041]其中，存储模块C用于存储信号发生与采集模块A采集的数据，即环状阵列传感器对组织进行EIT检测时采集的两种不同频率f1，f2下的边界电压数据矩阵V。
[0042]进一步，电阻抗检测设备包括：数据处理模块D；
[0043]其中，数据处理模块D读取存储模块C中的数据，用于对边界电压数据矩阵V中的V1‑
k
与V2‑
k
做差处理得到边界电压差矩阵ΔV，并对ΔV和提前用有限元仿真得到的灵敏度矩阵S归一化分别得到范围为0
‑
1的ΔV
norm
和S
norm
；
[0044]数据处理模块D的数据处理方式为：
[0045]D
‑
1，利用有限元仿真方法计算场域在激励频率为f1时的灵敏度矩阵S，S中的元素S
ij
是场域中对应网格节点电场强度数量积：
[0046][0047][0048]其中，m为仿真时场域有限元分析的结点个数，表示场域内m个节点第i个电极激励时的电场强度；表示场域内m个结点第j个电极激励时的电场强度；
[0049]D
‑
2,计算在激励频率分别为f1，f2时所得的边界电压之差矩阵ΔV：
[0050]ΔV＝[ΔV
1 ΔV2.......ΔV
k
.......ΔV
N
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度传感器，其特征在于，包括：其包括：前端杆、探头；在前端杆的端部设置有探头；在探头凸出的半球上布置了L层同心环状阵列电极和一个中心电极；其中每层有i个半径为r的环状阵列电极，环状阵列电极的环与环之间间距相同，环内电极间距相同，中心电极为接地电极；电极间距相同，中心电极为接地电极；其中，d为探头的直径，r
环
为每层环状电极中心所在圆的半径。2.一种高密度传感器，其特征在于，包括：其包括：前端杆、探头、屏蔽层、信号线、连接器、后端杆、通讯接口；在前端杆的端部设置有探头；在探头上布置了两个同心环状阵列电极和一个中心电极；其中环状阵列电极的内环有n个电极，外环有2n个电极，环状阵列电极的环与环之间间距相同，环内电极间距相同，中心电极为接地电极；在前端杆上包裹有信号线与屏蔽层；所述信号线用于所述环状阵列电极与通讯接口的信号连通；所述连接器用于信号线和把手之间的连接固定；所述后端杆的端部设置有通讯接口；其中，3≤n≤8。3.根据权利要求1或2所述的一种高密度传感器，其特征在于，还包括：把手；前端杆的端部分别与后端杆、把手连接，三者形成“Y”状。4.一种高密度检测装置，其特征在于，包括：如权利要求1或2或3所述的高密度传感器、电阻抗检测设备；其中，高密度传感器用于激励与采集数据信号；其中，通过通讯接口与信号线，使得高密度传感器与电阻抗检测设备实现信号连接，实现环状阵列电极与电阻抗检测设备间的信号传输；其中，电阻抗检测设备向高密度传感器输出EIT检测所需要的激励信号，即控制信号线的信号输出，传输到高密度传感器上的3n+1个电极上对接触的组织进行激励与采集电信号。5.根据权利要求4所述的一种高密度检测装置，其特征在于，电阻抗检测设备包括：信号发生与采集模块A、选通开关控制模块B；其中，信号发生与采集模块A用于生成恒定幅值两种频率f1和f2下的电流信号激励，同时采集组织f1和f2频率下的边界电压；采集状阵列传感器对组织进行EIT检测时采集的两种不同频率f1，f2下的边界电压数据矩阵V：f1、f2表示激励频率，V1‑
k
、V2‑
k
分别表示任意第k组激励频率为f1、f2时得到的边界电压信
号，N表示获得的边界电压数据的数量，探头上内圈布置的环状阵列电极的个数为n，则有：N＝3n
×
(3n
‑
1)；其中，选通开关控制模块B用于控制信号发生与采集模块A及高密度传感器1之间的信号传输。6.根据权利要求5所述的一种高密度检测装置，其特征在于，电阻抗检测设备包括：存储模块C；其中，存储模块C用于存储信号发生与采集模块A采集的数据，即环状阵列传感器对组织进行EIT检测时采集的两种不同频率f1，f2下的边界电压数据矩阵V。7.根据权利要求6所述的一种高密度检测装置，其特征在于，电阻抗检测设备包括：数据处理模块D；其中，数据处理模块D读取存储模块C中的数据，用于对边界电压数据矩阵V中的V1‑
k
与V2‑
k
做差处理得到边界电压差矩阵ΔV，并对ΔV和提前用有限元仿真得到的灵敏度矩阵S归一化分别得到范围为0
‑
1的ΔV
norm
和S
norm
；数据处理模块D的数据处理方式为：D
‑
1，利用有限元仿真方法计算场域在激励频率为f1时的灵敏度矩阵SD
‑
2,计算在激励频率分别为f1，f2时所得的边界电压之差矩阵ΔV：ΔV＝[ΔV
1 ΔV2.......ΔV
k
.......ΔV
N
]其中，ΔV
k
采用下式计算：ΔV
k
＝|V1‑
k
‑
V2‑
k
|其中，V1‑
k
、V2‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚佳烽，胡松佩，刘凯，
申请(专利权)人：济纶医工智能科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：