[發(fā)明專利]一種多電極電阻抗斷層成像采集裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210007932.X
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102551713A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海軍;李楠;孫兆林;王義楠;于紅旗;徐暉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053
• 代理公司: 國防科技大學(xué)專利服務(wù)中心 43202
• 代理人: 王文惠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電阻抗斷層成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于電阻抗斷層成像的采集裝置。

背景技術(shù)

EIT(Electrical?Impedance?Tomography，電阻抗斷層成像)技術(shù)是一種新型無損傷生物醫(yī)學(xué)檢測與成像技術(shù)，它通過對生物體外加一定的安全激勵(lì)電流，測得生物體表面電壓信號來重構(gòu)生物體內(nèi)部阻抗分布和變化。其反應(yīng)了解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，更重要的是可以得到反映生物組織活性及生理狀態(tài)短時(shí)變化的功能圖像。由于采用外加安全電流激勵(lì)，是非侵入檢測技術(shù)，對生物體無傷害，因而在研究生物體生理功能方面具有重要的臨床價(jià)值。

目前，在EIT系統(tǒng)的采集裝置中多采用32個(gè)電極或16個(gè)電極配置，使后續(xù)的成像精度和質(zhì)量不高。電極的數(shù)目越多，重構(gòu)圖像的空間分辨率和圖像質(zhì)量也就越高。但電極數(shù)目的增加對裝置的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)也提出了更高的要求。采集裝置是EIT系統(tǒng)的重要組成單元，其采樣精度和采樣速度直接影像整個(gè)系統(tǒng)成像的分辨率和成像耗時(shí)。目前在EIT系統(tǒng)的采集裝置中，完成一次完整的采集往往需要很長的時(shí)間，同時(shí)成像的精度也不理想，大大限制了EIT系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種電阻抗斷層成像采集裝置。針對現(xiàn)有電阻抗斷層成像采集裝置會使后續(xù)成像精度不高的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了支持六十四個(gè)電極的電阻抗斷層成像采集裝置，能夠有效提高重構(gòu)圖像的空間分辨率和質(zhì)量。同時(shí)，為了提高測量速度，實(shí)現(xiàn)了八通道采集裝置，能夠縮短采集消耗的時(shí)間，進(jìn)而提高電阻抗斷層成像系統(tǒng)的成像速度。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種多電極電阻抗斷層成像采集裝置，包括中央控制模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電流生成裝置、電流輸出切換矩陣、六十四個(gè)電極、電壓輸入切換矩陣、信號調(diào)理模塊、采集模塊。

其中，中央控制模塊分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電流生成裝置、電流輸出切換矩陣、電壓輸入切換矩陣、信號調(diào)理模塊以及采集模塊相連接。數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收中央控制模塊輸出的頻率控制信號，生成特定頻率的模擬信號，并以差分電壓的模式輸出到電流生成裝置。電流生成裝置接收中央控制模塊輸出的激勵(lì)幅度控制信號，并將從數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收的信號轉(zhuǎn)換成一對差分電流信號送至電流輸出切換矩陣。電流輸出切換矩陣接收中央控制模塊按照設(shè)定的激勵(lì)測量方式輸出的電流切換控制信號，將一對差分電流信號輸出至六十四個(gè)電極中的兩個(gè)電極，稱所述兩個(gè)電極為激勵(lì)電極。電壓輸入切換矩陣的六十四個(gè)輸入通道分別連接六十四個(gè)電極的輸出通道，電壓輸入切換矩陣接收中央控制模塊按照設(shè)定的激勵(lì)測量方式輸出的電壓切換控制信號，每次選通除激勵(lì)電極外的六十二個(gè)電極中的十六個(gè)電極上的電壓信號，形成八對電壓信號輸出至信號調(diào)理模塊。信號調(diào)理模塊接收中央控制模塊輸出的增益控制信號對輸入的八對電壓信號分別進(jìn)行低通濾波和增益調(diào)整后，形成八路信號送至采集模塊。采集模塊對輸入的八路信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出八路數(shù)字信號至中央控制模塊，中央控制模塊將上述的八路數(shù)字信號輸出至成像裝置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：

①中央控制模塊

中央控制模塊是可編程邏輯器件。

②六十四個(gè)電極

六十四個(gè)電極采用復(fù)合電極，以復(fù)合電極的面電極作為電流注入，即接收電流輸出切換矩陣的輸出，以復(fù)合電極的點(diǎn)電極獲取外部感應(yīng)電壓信號，即待測對象的感應(yīng)電壓信號。

③信號調(diào)理模塊

信號調(diào)理模塊包括依次串聯(lián)的阻抗匹配單元，低通濾波單元，可編程增益放大器。用于完成對信號的匹配接收、高次諧波抑制、增益控制。為采集模塊提供高精度、低噪聲、低失調(diào)、低漂移的信號。如附圖3所示。

④電流生成模塊

電流生成裝置采用電壓控制電流源。

本發(fā)明的有益效果是：

1)本裝置支持六十四個(gè)電極，增加電極可以獲得更多的獨(dú)立觀測數(shù)據(jù)，從而可以提高重構(gòu)圖像空間分辨率和圖像質(zhì)量。

2)切換矩陣分為電壓輸入切換矩陣和電流輸出切換矩陣，由中央控制模塊操控，能夠完成快速、穩(wěn)定的信號切換，在施加電流激勵(lì)時(shí)能將激勵(lì)電流信號輸出到任意兩個(gè)電極上，在采集感應(yīng)電壓時(shí)能夠一次選通八對電壓信號送入信號調(diào)理模塊。

3)采集模塊采用八通道并行結(jié)構(gòu)，與單通道串行采集相比，能夠縮短采集模塊所需要的時(shí)間，從而提高EIT系統(tǒng)的成像速度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是電壓輸入切換矩陣和電流輸出切換矩陣結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是信號調(diào)理模塊結(jié)構(gòu)框圖；

圖4中央控制模塊工作流程圖。