【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医学成像这一，具体涉及构造肿瘤拟合曲面的方法、电阻抗成像逆问题求解方法、检测系统。
技术介绍
1、电阻抗检测技术是(eit)一种便携、无创、无辐射的检测技术，可以用于乳腺癌检测。但目前电阻抗检测技术的精度仍严重受限于逆问题的病态性。
2、针对逆问题的病态性，诸多学者大多从成像算法层面来解决该问题。文献1：“张吴凯,冼锦炽,王涛.电阻抗断层成像算法应用综述[j].中国医学物理学杂志.2023,7”，对eit逆问题进行了综述研究。在该文献中，将eit逆问题算法归类为三种：
3、1)直接重建算法。如lbp法、d-bar法、tsvd法。
4、2)迭代类重建算法。如newton-raphson法、cg法、greit法。
5、3)概率统计类成像算法。如map法。
6、对于乳腺检测而言，现有研究的不足主要体现在以下三方面：
7、(1)目前，尚缺乏乳腺多电极电阻抗检测系统和形状重建方法的相关研究。
8、(2)现有研究中电极数目有限，且电流注入模式有限，由边界电极获得的信息不足以决定目标内部的阻抗分布，使得问题病态性更加严重，成像质量不高。
9、(3)现有研究缺乏对于电阻抗形状重建方法的探索，而在临床中肿瘤的形状反应了丰富的病理信息，可以为医生临床诊断提供重要的参考依据。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种构造肿瘤拟合曲面的方法。
2、本
3、本专利技术的又一目的在于提供一种检测系统。
4、一种肿瘤拟合曲面的方法，包括如下步骤：
5、s100，输入解空间矩阵x：
6、所述解空间矩阵由位置矩阵o和形状矩阵w组成，解空间矩阵x表示为：
7、x＝[o w]
8、其中，位置矩阵o用于表征肿瘤的位置，(球坐标表示)；
9、其中，形状矩阵w表征肿瘤的形状，w＝[w1 … wi … w14]；
10、s200，初始化设置：设置14组方向向量vdirection与超参数μ、λ、a、n；
11、s300，计算空间天顶角矩阵vθ、空间方位角矩阵空间方向矩阵vx；
12、xθ和共有n+1个元素，xθ和由如下公式得出：
13、
14、
15、空间天顶角矩阵vθ和空间方位角矩阵为一维列向量，共有(n+1)×(n+1)个元素；
16、其中，vθ的列元素：第1～n+1行元素均是第n+2～2n+2行元素均是………任意第(j-1)n+j～j(n+1)的行元素均为……第(n+1)2-n～(n+1)2的行元素均为
17、也即：
18、
19、其中，的列元素：第1～n+1行元素是：第n+2～2n+2行元素行元素是………任意第(j-1)n+j～j(n+1)的行元素均是：……第(n+1)2-n～(n+1)2的行元素是：
20、
21、也即：
22、
23、而空间方向矩阵vx为(n+1)×(n+1)行3列的矩阵，其表达为：
24、
25、其中，和分别表示vθ和的第j列元素；
26、s400，生成14组方向向量vdirection对应的球面高斯基函数点云；
27、s500，根据形状矩阵w得到初始肿瘤点云d0；
28、根据形状矩阵w，对各组基函数进行加权求和，可得初始肿瘤点云d0，用球坐标表示为
29、
30、其中，矩阵g为(n+1)2×1的矩阵，其任意第e个行元素ge的计算方法如下：
31、
32、其中，wj为第j个基函数曲面的权值，其从形状矩阵w得到；
33、s600，根据位置矩阵o得到最终肿瘤点云d；
34、肿瘤点云d用矩阵表示为：
35、
36、s700，将肿瘤点云d进行曲面填充，得到肿瘤曲面e。
37、进一步，所述步骤s200包括：
38、在三维笛卡尔坐标系下，定义14组球面高斯基函数的方向向量vdirection如下表：
39、
40、定义超参数：μ＝30、λ＝10、a＝2000、n＝50。
41、进一步，步骤s400包括以下子步骤：
42、s401，j＝1；
43、s402，计算第j组方向向量所对应的余弦值矩阵其为(n+1)2×1矩阵:的任意第e行元素采用下式如下：
44、
45、其中，为空间方向分布矩阵vx的第e行；
46、s403，生成第j组方向向量的球面高斯函数点云dj：
47、
48、vθ、表示空间天顶角矩阵、空间方位角矩阵；
49、其中，第j组方向向量的球面高斯基函数矩阵gj，其为(n+1)2×1矩阵，
50、对于任意第e个行元素其计算公式为：
51、
52、该函数为波瓣形，其中，a表示波瓣的大小，μ表示波瓣的中心方向，λ表示波瓣的胖瘦，已由s200定义；
53、s404，更新j：j赋值为j+1；
54、s405，若j小于等于14时，重复步骤s402～s405；否则，退出循环，进入步骤s500。
55、一种电阻抗成像逆问题求解方法，其包括如下步骤：
56、s100，读取输入信息：电压数据矩阵v、边界电压矩阵v0、灵敏度矩阵s、算法初始温度t1、最大迭代次数maxgen、解空间矩阵上限xub、解空间矩阵下限xlb；
57、s200，初始化设定：
58、设置当前迭代次数i＝1、温度下降率α＝0.95、最优目标函数取值最优解空间矩阵xbest和最优电导率分布矩阵为空矩阵；
59、随机生成初始解空间矩阵x0，令第1次迭代的解空间矩阵x1＝x0；
60、s300，根据当前解空间矩阵xi构造肿瘤拟合曲面ei；
61、s400，提取所构造的拟合曲面ei所包围的有限元网格节点，获得电导率变化矩阵
62、s500，计算边界电压矩阵和目标函数值
63、其中，边界电压矩阵采用下式计算：
64、其中，目标函数值采用下式计算：
65、
66、s600，计算下一轮迭代的当前解空间xi+1：
67、若则xi+1＝xi、最优解空间矩阵xbest＝xi，最优电导率分布矩阵
68、若按metropolis准则计算xi+1：
69、
70、其中，rand(0,1)表示在[0,1]之间的随机数；
71、其中，ti表示当前温度，
72、s700，对xi+1的任意一个维度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种构造肿瘤拟合曲面的方法，其是根据解空间矩阵构造肿瘤拟合曲面的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的根据解空间矩阵构造肿瘤拟合曲面的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的根据解空间矩阵构造肿瘤拟合曲面的方法，其特征在于：步骤S400包括以下子步骤：
4.一种电阻抗成像逆问题求解方法，其特征在于，其包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种电阻抗成像逆问题求解方法，其特征在于，所述提取所构造的拟合曲面Ei所包围的有限元网格节点，读取电导率变化矩阵的方法是：
6.根据权利要求4所述的一种电阻抗成像逆问题求解方法，其特征在于，S700中对Xi+1的任意一个维度进行扰动的方法是：
7.一种检测系统，其特征在于，包括：传感器、多路复用模块、恒流源模块、放大滤波模块、FPGA模块、STM32模块、成像模块；
8.根据权利要求7所述的一种检测系统，其特征在于，所述传感器与所述多路复用模块双向连通，FPGA模块与所述STM32模块、所述成像模块双向连通，FPGA模块、恒流源模块、
9.根据权利要求7所述的一种检测系统，其特征在于，FPGA模块包括：USART通讯模块、TCP/IP通讯模块、信号发生模块、数据采集模块、AD/DA模块；
...【技术特征摘要】
1.一种构造肿瘤拟合曲面的方法，其是根据解空间矩阵构造肿瘤拟合曲面的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的根据解空间矩阵构造肿瘤拟合曲面的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的根据解空间矩阵构造肿瘤拟合曲面的方法，其特征在于：步骤s400包括以下子步骤：
4.一种电阻抗成像逆问题求解方法，其特征在于，其包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种电阻抗成像逆问题求解方法，其特征在于，所述提取所构造的拟合曲面ei所包围的有限元网格节点，读取电导率变化矩阵的方法是：
6.根据权利要求4所述的一种电阻抗成像逆问题求解方法，其特征在于，s700中对xi+1的任意一个...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚佳烽，何杰，邓琪，刘凯，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。