[發(fā)明專利]實(shí)時多信息提取的電阻抗掃描檢測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710018677.8
• 申請日: 2007-09-17
• 公開（公告）號: CN101156776A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董秀珍;付峰;史學(xué)濤;劉銳崗;尤富生;季振宇;王侃
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053;A61B5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李鄭建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物組織電阻抗檢測領(lǐng)域，特別是涉及一種實(shí)時的，可提取多種電阻抗信息的電阻抗掃描成像檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

生物組織電阻抗掃描檢測是通過激勵電極對目標(biāo)體施加一定的激勵電壓，相應(yīng)的陣列式檢測電極檢測被測區(qū)域體表電流，并分析檢測電極單元上電流的差異進(jìn)而得到被測區(qū)域內(nèi)部的電阻抗分布。該檢測方法通常用于對內(nèi)部組織存在較大電阻抗差異的目標(biāo)體的測量，進(jìn)而獲取不同組織的電阻抗信息。

因?yàn)槭艿綑z測電極陣列面積的限制，電阻抗掃描檢測技術(shù)在對目標(biāo)部位進(jìn)行檢測時通常將目標(biāo)體表面劃分為幾個區(qū)域，然后對每個區(qū)域分別進(jìn)行檢測。目前的檢測系統(tǒng)因其非實(shí)時性，操作者將檢測探頭置于被測目標(biāo)體的表面，觸發(fā)探頭上的采集按鈕完成該區(qū)域的一幀成像。但常常因?yàn)樵趫D像顯示前操作者無法判斷是電極面否接觸良好，或電極區(qū)域下是否為感興趣區(qū)，操作者必須反復(fù)觸發(fā)測量按鈕，對該區(qū)域進(jìn)行成像，直到得到滿意的圖像。建立實(shí)時成像的檢測系統(tǒng)，操作者可以看到隨檢測電極陣列移動而得到的實(shí)時成像結(jié)果，有助于提高檢測效率，且能方便操作者的使用。

目前的電阻抗掃描成像系統(tǒng)雖然可以得到多種頻率下對目標(biāo)部位的成像，但并沒有對被測區(qū)域下的電阻抗頻譜特征進(jìn)行分析，即這些多頻成像結(jié)果之間的聯(lián)系并沒有很好的反映，而組織的電阻抗頻譜特征是識別不同組織的重要信息，因此有必要分析被測目標(biāo)部位的電阻抗多頻譜特征。

此外電阻抗檢測的一維信號可以反應(yīng)被測目標(biāo)體的電阻抗特性隨時間的變化規(guī)律，因不同電阻抗特性的被測目標(biāo)體其一維信號可能存在差異，因此通過對一維電阻抗信號的特征分析也可以得到不同的被測組織的電阻抗特性。在電阻抗掃描系統(tǒng)中增加一維電阻抗信息的檢測功能可以為系統(tǒng)對目標(biāo)體的檢測識別提供更多依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有電阻抗掃描存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提出一種實(shí)時多信息提取的電阻抗掃描檢測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法具有實(shí)時成像功能，電阻抗頻譜分析功能，以及一維電阻抗信號分析功能。

為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：

一種實(shí)時多信息提取的電阻抗掃描檢測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)主要由PC機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸接口模塊、微處理器、控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、前級檢測模塊、激勵源和激勵電極組成；微處理器分別與數(shù)據(jù)采集模塊和控制模塊連接，用于向控制模塊發(fā)送控制命令及處理采集的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集模塊和前級檢測模塊連接，控制單元分別與激勵源、前級檢測模塊、數(shù)據(jù)采集模塊連接，對激勵源的輸出信號幅度頻率進(jìn)行控制，激勵源連接有激勵電極，由該激勵電極對被測區(qū)域表面設(shè)置的檢測電極陣列進(jìn)行激勵，該檢測電極陣列與前級檢測單元相連通；

檢測電極陣列提取檢測信號，數(shù)據(jù)采集模塊主要對來自前級檢測模塊的模擬信號進(jìn)行采集；并將采集數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)緩存模塊，再由數(shù)據(jù)緩存模塊送入微處理器；PC機(jī)通過傳輸接口模塊與微處理器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)出控制命令或接收數(shù)據(jù)；PC機(jī)內(nèi)有支持?jǐn)?shù)據(jù)分析、曲線描繪、圖像顯示和信息提示的軟件；進(jìn)而得到被測目標(biāo)體的電阻抗分布特性。

所述的前級檢測模塊包括電流電壓轉(zhuǎn)換模塊和多路開關(guān)，多路開關(guān)由控制模塊控制進(jìn)行信號通路的切換。所述的數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)有與多路開關(guān)相對應(yīng)的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)緩存模塊，微處理器內(nèi)部有數(shù)字解調(diào)器、數(shù)據(jù)緩存器以及指令譯碼程序。

所述的激勵信號采用數(shù)字頻率合成方法實(shí)現(xiàn)，輸出多頻率且幅度可調(diào)電壓信號。

所述的數(shù)據(jù)采集模塊為四通道高速并行采集，經(jīng)采集得到的數(shù)字信號輸入微處理器模塊進(jìn)行數(shù)字解調(diào)。

所述的數(shù)據(jù)傳輸接口模塊為串行接口UART、USB?1.1或以太網(wǎng)接口其中之一，和PC機(jī)之間進(jìn)行通訊。

上述實(shí)時多信息提取的電阻抗掃描檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的電阻抗掃描檢測及電阻抗特性分析的方法，其特征在于，該方法步驟如下：

①根據(jù)檢測需要設(shè)定硬件系統(tǒng)的檢測參數(shù)，或使用系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)；

②根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的掃描頻率，在該頻率下利用檢測電極陣列對目標(biāo)體的表面進(jìn)行實(shí)時掃描檢測；

③系統(tǒng)產(chǎn)生并顯示實(shí)時成像結(jié)果，同時根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定顯示檢測電極陣列對應(yīng)的一維阻抗變化曲線；

④根據(jù)實(shí)時成像結(jié)果，凍結(jié)感興趣的圖像并保存此時刻的圖像信息，對保存的圖像進(jìn)行圖像分析，并進(jìn)行特征區(qū)域的識別；

⑤對感興趣圖像對應(yīng)的區(qū)域，按照系統(tǒng)設(shè)定的頻率范圍進(jìn)行多頻率掃描，并保存成像結(jié)果；

⑥根據(jù)多頻率掃描的結(jié)果，可得到每個檢測電極對應(yīng)的檢測區(qū)域的電阻抗譜特性曲線；