[發(fā)明專利]一種基于壓阻式電極的電阻抗成像系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910058114.4
• 申請(qǐng)日: 2019-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN109745047B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫江濤;徐立軍;陸方皞;高碩;田文斌;梁小鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/0536
• 分類號(hào): A61B5/0536
• 代理公司: 北京航智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11668
• 代理人: 墨偉;程連貞

本發(fā)明涉及一種電阻抗成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，包括測試電極模塊、信號(hào)選通器、測試信號(hào)發(fā)生與采集器與信息處理器的測試電極模塊包括支撐帶、滑軌和電極，其中支撐帶為一種彈力帶，滑軌連接在支撐帶上，的電極可在滑軌內(nèi)移動(dòng)，滑軌根據(jù)支撐帶所要包圍的待測場域的邊界形狀、大小，將電極沿待測場域均勻分布，其中電極采用壓阻材料制備，易于制備、導(dǎo)電性較好、適應(yīng)壓力的靈敏度較高。本發(fā)明同時(shí)設(shè)計(jì)了一套時(shí)序測試流程和基于加權(quán)算法的電極接觸狀態(tài)信息的融合EIT成像算法，用于實(shí)現(xiàn)EIT技術(shù)所需要的待測場域阻抗信息的采集與電極壓力狀態(tài)的采集，同時(shí)將測試到的壓阻材料的接觸信息與EIT的場域信息進(jìn)行融合，提高了接觸狀態(tài)發(fā)生變化情況下的成像質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電阻抗成像(EIT，Electrical Impedance Tomography)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，特別是涉及一種EIT系統(tǒng)電極的改進(jìn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電阻抗成像技術(shù)通過配置于被測對(duì)象表面的電極系統(tǒng)，提取與其內(nèi)部電特性分布相關(guān)的邊界信息，給出反映被測對(duì)象內(nèi)部物質(zhì)或者阻抗分布及其變化的圖像結(jié)果。該技術(shù)具有無損，無輻射，低成本和成像速度快等優(yōu)點(diǎn)，是近來研究的熱點(diǎn)。電阻抗成像技術(shù)已經(jīng)獲得很多領(lǐng)域的關(guān)注，例如醫(yī)學(xué)成像，工業(yè)多相流檢測，化學(xué)工程和生物科技等其他相關(guān)領(lǐng)域。

電阻抗成像系統(tǒng)通過電極陣列組成的傳感器與待測場域邊界接觸，并控制待測信號(hào)通過待測電極流入待測場域。如在醫(yī)學(xué)檢測領(lǐng)域，電阻抗成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)人體組織成像的基本原理是通過測試人體的不同組織的電阻率，通過穩(wěn)定的電流源在人體皮膚施加安全低頻交流信號(hào)，測試響應(yīng)的電壓信號(hào)，然后解決逆問題來重建體內(nèi)組織和器官的阻抗變化圖像。目前，電阻成像層析技術(shù)針對(duì)醫(yī)學(xué)檢測的主要應(yīng)用有人體腦部疾病的早期診斷，腹腔出血，肺部呼吸情況檢測以及膀胱尿量檢測。

目前在電阻抗層析成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究中，大部分都采用普通的金屬圓盤電極或者Ag/AgCl電極心電電極作為激勵(lì)和測試電極。2011年董秀珍課題組和英國帝國理工學(xué)院的研究者在《生物醫(yī)學(xué)工程年報(bào)》(AnnalsofBiomedicalEngineering)第39期第7卷，第2059-2067頁發(fā)表的《五種Ag/AgCl生物電極在腦電阻抗斷層成像中的性能評(píng)價(jià)》(Performance evaluation of five types of Ag/AgCl bio-electrodes for cerebralelectricalimpedancetomography)介紹了他們合作開展對(duì)5種比較常見并可以應(yīng)用于腦部EIT的Ag/AgCl電極的接觸阻抗、均勻性、信噪比、穩(wěn)定性進(jìn)行了性能比較，Ag/AgCl粉末電極表現(xiàn)出最佳的使用性能。2014年印度理工學(xué)院的研究人員TusharKB等在《測試》(Measurement)第47期第264-287頁發(fā)表的在《電阻抗層析成像中基于薄膜的柔性金電極陣列的研究》(Studies on thin film based flexible gold electrodearraysforresistivity imaging in electrical impedance tomography)介紹了一種用金電極來取代Ag/AgCl電極的方案，在他們測試實(shí)驗(yàn)中，金電極可以獲得更好的信噪比，更穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，通過金電極采集到的數(shù)據(jù)重建的圖像也更好。2016年中山大學(xué)周偉等在其博士后研究工作報(bào)告《基于生物電阻抗技術(shù)的電極系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造及性能研究》中提出一種機(jī)械結(jié)構(gòu)用于定位電極，并系統(tǒng)的測試了Ag/AgCl在長時(shí)間交流的阻抗特性，以及提出利用化學(xué)刻蝕加工和激光加工等新型未加工方法來獲得具有穩(wěn)定的表面微結(jié)構(gòu)的金屬體表電極。