[發明專利]一種生物電阻抗成像方法

無效

• 申請號: 201310402070.5
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103462605A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 劉瑞蘭;林明鋒;戎舟;唐超
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所 32241
• 代理人: 唐小紅

1.一種生物電阻抗成像方法，是基于由分布在被測場域表面的16個電極及外圍電路組成的數據采集系統和采用MATLAB平臺編制的圖像重構仿真軟件組成的系統架構，其特征包括以下步驟：

步驟1：對要求解的場域通過有限元法進行三角形剖分，建立FEM模型；

步驟2：采用粒子群算法產生一個接近真實值的初值作為正則化高斯-牛頓迭代算法的初始值；

步驟3：利用正則化高斯-牛頓迭代算法求解逆問題，進行圖像重構。

2.根據權利要求1所述的一種生物電阻抗成像方法，其特征在于步驟1中，采用有限元法進行正問題求解時，場域剖分采用非均勻剖分法：使用FEM工具箱對場域進行三角形剖分，將圓形場域分成6層同心圓，同心圓半徑向量r=[13,12,10,8,6,3,0]，每個圓上節點數量的向量N=[32,28,24,18,14,8,1]，再對剖分所得的各三角單元采用連接各邊中點的方法進行剖分。

3.根據權利要求1所述的一種生物電阻抗成像方法，其特征在于步驟2包括：

a.初始化：隨機初始化種群的位置、速度、設定加速常數、慣性常數和迭代常數；

b.計算每個粒子的適應值；

c.比較每個粒子的適應值，獲取當前個體最優解；

d.比較每個粒子的適應值與全局最優解，獲取當前全局最優解；

e.種群更新：根據粒子群算法的進化方程更新粒子的速度方向和位置，產生新的種群；

f.檢查終止條件：若滿足，則結束；不滿足則跳到步驟b繼續尋找最優值。

4.根據權利要求3所述的一種生物電阻抗成像方法，其特征在于所述的粒子群算法的進化方程為：

????（1）

???????????????????????????????（2）

其中：為微粒i當前的飛行速度；為微粒i當前位置；為微粒i所經歷的最好位置；為群體中所有微粒所經歷的最好位置；取慣性權重；學習因子；、為（0，1）上的隨機數。

5.根據權利要求1所述的一種生物電阻抗成像方法，其特征在于所述的步驟3包括：

a.取粒子群算法得到的場域內電導率分布值作為正則化高斯-牛頓迭代算法的初始值，計算相應電極電位分布；

b.判斷是否滿足終止條件：若滿足，則終止，進行圖像重構；不滿足，則繼續迭代；

c.計算雅克比矩陣和迭代步長；

d.?根據，計算對應的電位分布，轉至步驟b。

6.根據權利要求1所述的一種生物電阻抗成像方法，其特征在于所述的正則化高斯-牛頓迭代算法是采用Tikhonov正則化方法對高斯-牛頓迭代算法進行修正，其迭代步長公式為：

????????????（3）

其中：為雅克比矩陣；V為邊界電極上的測量電壓值；為關于電導率的先驗信息調制矩陣；正則化因子，采用迭代次數為5~10次。

7.根據權利要求6所述的一種生物電阻抗成像方法，其特征在于Tikhonov正則化高斯-牛頓迭代算法，其先驗信息調制矩陣R的構造如下：假定有限元剖分單元數為N，則R為一個N*N的矩陣，其元素取值規則為：對每個單元進行編號后，如果兩個單元擁有同一條三角邊則對應元素值為-1，如果單元有一條邊在邊界上則其對應元素值為1，如果單元任一條邊都不在邊界上則其對應元素值為3。