[發(fā)明專利]一種交叉平面電阻抗成像測量裝置及方法

無效

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• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN102973269A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 冉鵬;何為;徐征;李松濃
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發(fā)明涉及電阻抗測量中的接觸及測量裝置，特別涉及一種對人體器官組織的電阻抗成像測量裝置及方法。

背景技術

電阻抗成像是一種只需在物體表面進行測量，而重構出內部阻抗分布的手段。它通過注入電流到一個目標區(qū)域建立電場，隨后對目標周邊產生的電壓進行測量。傳統(tǒng)的電阻抗斷層成像技術中，電極的放置通常局限于某個平面，然而，電阻抗成像本質上是一個三維問題，其電流不局限于在某個平面上流動，因此，二維圖像重建通常會產生偽像。而三維電阻抗成像的主要問題是：系統(tǒng)無法負擔復雜的算法，病態(tài)性使得算法有時難以實現(xiàn)，尤其是在邊緣區(qū)域，最終造成重建圖像中目標位置難以判斷或形狀扭曲。開放式電阻抗成像系統(tǒng)能夠很好地實現(xiàn)物體的表層阻抗判定，但是受制于探測深度的因素，精度只能保證在2~3厘米的范圍內。為此開發(fā)的交叉平面電極陣列系統(tǒng)，通過交錯的二維平面測量數(shù)據，能夠更有效地構建三維成像模型，并在保證有效精度的前提下減小了直接三維重構的計算量。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的上述問題,本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種，提供一種用于獲取物體表面由裝置激勵電流而引起的電壓，從而推導出物體內部的三維電阻抗信息的裝置及方法。該方案從水平切面及垂直剖面上均可獲取電壓信息，分別進行切面上的成像，進而組合形成空間三維圖形；也可以通過對任意接觸點進行激勵，獲取其余任意位置間電壓，進而實現(xiàn)多種組合測量方式，實現(xiàn)多元算法拓展，提高圖像精度。

本發(fā)明的目的之一是提出一種交叉平面電阻抗成像測量裝置；本發(fā)明的目的之二是提出一種交叉平面電阻抗成像測量方法。

本發(fā)明的目的之一是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的一種交叉平面電阻抗成像測量裝置，包括框體、分布在框體上的測量單元和輸出單元，所述測量單元為分散設置于框體上用于獲取被測物體表面在激勵電流作用下而引起的電壓信號的測量電極，所述測量電極將獲取的電壓信號輸入到輸出單元。

進一步，所述框體為半球體，所述測量電極等間距環(huán)狀地分布在半球體框體上，所述框體頂部中央設置有共用電極，所述共用電極與輸出單元連接；

進一步，所述測量電極沿框體的縱向切面對稱分布形成豎直電極組，所述測量電極沿半球體的縱向切面設置2-8組豎直電極組。

進一步，所述測量電極沿框體的水平切面對稱分布形成水平電極層，所述測量電極沿框體水平設置2-10層水平電極層。

進一步，還包括中央控制處理器和成像系統(tǒng)，

所述中央控制處理器，用于接收并處理電壓信號通過三維重構算法來得到被測物體內部的電阻抗分布；

所述成像系統(tǒng)，用于輸出被測物體內部的電阻抗分布信息。

進一步，所述中央控制處理器包括激勵源控制單元、數(shù)字頻率合成單元、多路復用控制單元、高速相敏檢波單元、快速傅立葉變換解調測量信號單元；

所述運算處理系統(tǒng)包括激勵源控制單元，用于通過相位累加器產生數(shù)字正弦信號；

所述數(shù)字頻率合成單元，用于將不同頻率的數(shù)字正弦信號進行合成，通過注入合成后的電信號能夠提高測量效率，增加獲取的電阻抗信息；

所述多路復用控制單元，用于對激勵信號的注入位置及電壓采集點進行控制；

所述高速相敏檢波單元，用于將采集到電壓信號的幅值和相位進行分離與測量；

所述快速傅立葉變換解調測量信號單元，用于將的到的電壓信號通過抽樣截斷，將時間信號轉化為離散序列，以得到信號的頻域特性；

進一步，還包括開關陣列，所述激勵源控制單元通過開關陣列與測量單元連接。

本發(fā)明的目的之二是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的一種利用交叉平面電阻抗成像測量裝置來進行的電阻抗成像測量方法，包括以下步驟：

S1：輸入激勵信號；

S2：選擇測量方式和激勵電極組；

S3：獲取相應測量電極間的電壓信號并輸入到運算處理器進行處理；

S4：根據選擇的測量方式，輪換激勵電極組，輪換相應測量電極組，依次測得所有信號；

S5：當相應測量方式的所有激勵及測量組合完成后，根據所有信號完成被測物體在三維空間上的電阻抗圖像重構。

進一步，所述激勵信號通過發(fā)送指令給中央控制處理器所產生；所述激勵信號經過信號預處理電路處理后轉換成模擬激勵信號再輸入到中央控制處理器中。

進一步，所述輸入激勵信號及測量方式采用以下三種組合來進行：