电阻抗断层成像中临近和对向驱动模式的研究

目的 :在单激励源条件下 ,比较临近驱动和对向驱动模式对体表测量信号的幅值、动态范围、精度及中心区域的敏感性等的影响 ,为阻抗成像寻求相对较优的驱动模式 .方法 :基于自行研制的 32电极高精度电阻抗断层成像实验系统 ,在直径 30cm的圆形物理模型上 ,采用幅值 1mA、频率 5 0kHz恒流激励 ,分别对临近驱动和对向驱动模式下的测量信号从幅值、动态范围、精度和变化量等方面进行研究 .结果 :相同测量条件下 ,相对于临近驱动 ,对向驱动使边界电压的平均值提高了 4 .3倍 ,动态范围降低了 2 1 .3dB ,平均测量精度从 0 .6 4 %提高到 0 .0 4 % .对向驱动时 ,中心区域放置直径 4 .1cm铜管时引起的绝对变化量为 6 .6～ - 2 8.8mV ,临近驱动为 1 2 .4～ - 2 .4mV ,对向驱动时总相对变化量为 - 2 8.7,临近驱动时为 - 1 3.7.结论 :对向驱动模式下能得到精度较高、对中心区域较为敏感的测量信号 ,在高精度阻抗成像中 。

麻省理工学院教育理念及对生物医学工程专业的启示

介绍了麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)总体情况及发展历程,重点分析了MIT始终坚持需求与创新结合、理论与实践结合、通识与专业结合的教育理念,并针对生物医学工程的专业特色,得到了建立更加严格的淘汰机制,强化通过科研实践有效学习的机制,孵化实用技术、培养创业能力等启示,为我国培养生物医学工程专业人才提供参考、借鉴。

电阻抗断层成像中驱动和测量模式程控系统的设计

目的 在电阻抗断层成像技术中 ,为实现多电极条件下的激励和测量信号依据不同的需要进行加载和高速切换 ,设计驱动和测量模式程控系统 .方法 采用高速 CMOS多路开关、逻辑电路和光电隔离电路实现驱动和测量模式程控系统 .结果 在有 32个驱动电极和 32个测量电极的 EIT成像系统中 ,该系统能程控实现任意两电极的驱动及任意两电极的信号测量 .结论 基于多路开关的驱动和测量模式程控系统在信号加载和传输中具有高速、低导通电阻。

基于虚拟仪器的电阻抗数据采集软件设计

采用美国NationalInstruments的NI6034E数据采集卡和CVI编程环境,基于虚拟仪器(VI)技术,设计并实现了用于一维生物电阻抗检测及二维阻抗成像的数据采集软件系统。包括系统初始化、用户界面、数据实时采集和显示及数据预处理等功能模块。数据实时采集和显示中,为了不丢点采集,采用了基于双缓冲的DMA技术。所有程序采用模块化设计,并调用DAQ实现各功能模块。该软件系统具有使用方便、功能较完善等优点。

生物电阻抗模拟解调技术的研究

生物电阻抗的测量是阻抗血流图或电阻抗断层成像的基础。目前的生物电阻抗测量是在安全的交流信号激励下 ,对被测目标的响应信号进行幅值或 和相位的解调得到。常用的硬件解调技术有整流滤波器、开关解调器和模拟乘法器等 ,这些解调器的输出级均需低通滤波器 ,以滤除输出信号中的激励频率或其倍频信号。低通滤波器的使用降低了测量系统的动态特性 ,不适于高速及多通道测量。为此 ,我们设计并实现了一种新的基于采样保持器的高速解调技术 ,该技术不需要低通滤波器 ,在一个信号周期中即可解调出阻抗信息 ,具有高速和相敏解调的特点 。

多频生物电阻抗高精度模拟解调技术的研究

在多频生物电阻抗模拟解调技术中,针对正交解调中需要预先测量或定标参考信号的幅值,从而引入额外测量误差的问题,提出了基于3路模拟乘法器和低通滤波器的幅值和相位独立解调法。该方法采用2路正交输出求取相位,用1路单独求取幅值。其优点是不需要对参考信号的幅值进行精确测量或定标,只要满足正交解调中的参考信号在相同频率下幅值相等即可,在高精度、多频生物电阻抗测量中具有较好的应用前景。

一个32电极电阻抗断层成像硬件系统

设计并实现了一个 32电极电阻抗断层成像硬件系统 ,包括物理模型、恒流激励源、高精度信号检测模块、驱动测量模式设置模块及数据采集模块 .该系统基于物理模型的测量数据经 10 0 0次迭加后 ,测量精度在小信号时为 0 .39% ,大信号时为 0 .0 8% 。

电阻抗断层成像中提高测量精度的方法

动态电阻抗断层成像(electrical impedance tomography,EIT),是以目标体内电阻抗的变化量为成像目标的一种新型成像方式,它具有方便、无创、连续监测。

电阻抗断层成像硬件系统的初步研究

各种原因导致的人体重要器官的缓慢出血等是导致病人死亡或预后较差的重要原因之一,目前的医学成像技术,包括CT、MRI、PET、超声等还无法对出血的过程进行长期、连续的床旁监测和监护。电阻抗断层成像是以目标体内电阻抗的分布或变化为成像对象的一种新型成像技术,作为一种廉价的无损伤检测技术,不使用核素或射线,无毒无害,因而可以成为对病人进行长期、连续图像监护的设备。本文介绍了一个基于物理模型的电阻抗成像硬件系统(FMMU V3),包括具有32个银复合电极的物理模型、采用DDS技术的恒流激励源、高精度信号检测模块、驱动测量模式程控设置模块、数据采集模块、数字I/O模块和高精度多路电源模块。该系统基于物理模型的测量数据经100次迭加后,测量精度在小信号时为1.0%,大信号时为0.1%。采用外触发DMA方式采集一组成像数据(32 X 31个)的时间小于1秒,基本满足了基于物理模型的动态成像要求,并给出了基于物理模型的初步动态成像结果。

电阻抗断层成像硬件系统

本文主要回顾了目前已报道的电阻抗断层成像（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＩｍｐｅｄａｎｃｅＴｏ－ｍｏｇｒａｐｈｙ，ＥＩＴ）硬件系统性能及参数，给出了ＥＩＴ硬件系统的基本结构框图，对激励电路。

磁感应断层成像中的一种高精度同步相位测量方法

磁感应断层成像(magnetic induction tomography,MIT)是一种新兴的非接触医学成像方法,在脑部病变连续动态检测方面具有良好的应用前景。测量过程中的相位漂移是影响MIT系统检测精度的主要因素。为了提高检测精度,实现了一种实用的MIT相位测量方法,可以快速进行相位测量而且可以长时间保持稳定,具有很低的相位漂移水平。该方法实现了激励信号、检测信号、参考信号、本振信号以及采样时钟之间的完全同步,并引入了正交序列解调算法,提高了解调的速度。实验结果表明:单次相位测量时间小于1 ms,1 min内的最大相位漂移小于0.005°,1 h内的最大相位漂移小于0.008°。基于该相位测量方法建立了一个16通道MIT系统,并获得了初步的低电导率(0.84 S/m和1.26 S/m)物理模型成像结果。

小猪血液的多频电阻抗特性及其等效电路模型的研究

目的研究血液的电阻抗频率特性,构建血液的复电阻抗等效电路模型,为研究腹部慢性出血的无创监测提供一些基础数据。方法采用英国Solartron公司1260型频响分析仪,四电极测量法,进行了0Hz～20MHz频率内各个阶段的血液组织复电阻抗频率特性离体测量。结果估算出了特征频率fc的范围,根据实验数据重建了血液的复电阻抗电路模型并得到了串连电路模型的R_0,R_∞,P_(CPE),T_(CPE)特征参数值。β弛豫在测量频率1MHz左右开始明显,大于6MHz以后杂散电容效应开始显著。小猪的血液组织的电阻抗特性符合COLE模型的规律,特点是尼值比较大(＞1MHz)。初步分析了血液特征频率fc值比较高的原因。结论和其他腹部组织相比,小猪血液组织的多频特性特点明显：电阻率值明显小；容性效应在频率相对较高时才出现。对组织的高频测量要减小杂散电容对实验结果的影响。

颅内出血电阻抗成像系统及初步动物实验

目的研究采用电阻抗成像技术实现一种可早期检测持续性或迟发性颅内出血设备的可行性。方法实现了可工作于（1～190）kHz、测量精度优于0．04％、成像速度可达1．25帧／s以上的电阻抗断层成像系统。在此基础上，在8只重（10．00±0．76）kg的小猪颅内分别注入2ml抗凝血以观察成像结果，同时还分别观察了4例注入2ml生理盐水和4例注入2ml蒸馏水时相应区域电阻率的变化情况。结果注入生理盐水后，目标区域的电阻率降低，而注入蒸馏水后目标区域的电阻率升高。除2例无效实验外，注血实验中有3例因血液被注入侧脑室而导致目标区域电阻率上升，另有3例电阻率降低。结论采用电阻抗成像技术对持续性或迟发性颅内出血病人进行早期检测是可行的。

医院医疗设备全程质量控制管理系统的设计与开发

目的:设计开发医院医疗设备全程质量控制管理系统。方法:通过系统框架的总体设计、流程制定和软件功能的开发应用来实现系统功能。结果:实现了医院医疗设备信息录入查询、质控检测、计量检定、维修维护、效益分析的全程信息化管理。结论:该系统实用性强,体现了全程质量控制的理念,加强了对医疗设备的监管力度,适应了目前医工部门的发展,满足了医院医疗设备管理工作的要求。

同时工作于四种频率的多频电阻抗断层成像系统

目的建立一个可减小组织阻抗动态变化影响的多频电阻抗断层成像数据采集系统。方法采用数字合成技术产生含有4种频率分量的激励信号,将其注入成像目标,然后采用正交序列数字解调法提取各频率分量下的阻抗信息。结果所实现的成像系统可工作于1.6～380kHz。在100kHz时,该系统仍具有65dB的共模抑制比。工作频率范围内,100Ω电阻上的测量精度优于-80dB。基于物理模型的成像结果可清楚的反映出模型内阻抗实、虚部等参数的变化情况。结论所建立的多频成像系统具有较高的测量精度,能够满足多频成像研究需要。

一种高精度生物电阻抗测量系统的设计

设计了一种生物电阻抗测量系统,用于无创测量颅内血肿、水肿引起的电阻抗变化。该系统采用直接数字频率合成技术(DDS)设计高精度、频率可调的正弦激励电流源,采用正交序列数字解调法提取电阻抗的信息,并对解调结果进行软件补偿。所实现的电阻抗测量系统可工作于5～300kHz,在全频率范围内,系统具有80dB以上的共模抑制比(CMRR),对100Ω电阻的相对测量精度达到-90dB。采用颅内注射50μl自体血的方法,建立大鼠颅内出血动物模型,初步的动物实验表明,该系统可以检测到相应的电阻抗变化。

电阻抗扫描成像物理模型仿真实验研究

目的在电阻抗扫描(electricalimpedancescanning,EIS)乳腺成像的初期实验阶段,验证EIS成像的可行性,初步明确影响EIS成像的因素。方法基于EIS实验平台建立一个能有效模拟乳房组织分布的物理模型,并用电导率有差异的NaCl溶液、琼脂块模拟了3种不同情况下的电场分布。结果不同电导率分布引起的电场扰动会造成不同的成像结果。结论基于EIS原理的成像是可行的,初步明确了影响EIS成像的因素。

家兔脑组织复电阻抗频率特性及其等效电路模型

目的 :研究大脑组织的复电阻抗频率特性 ,分析缺血对大脑组织复电阻抗频率特性的影响 ,构建大脑组织的复电阻抗等效电路模型。方法 :利用频响分析仪 (12 5 5B ,英国Solartron公司 ) ,二电极测量法 ,对 12只家兔正常、缺血状态大脑组织复电阻抗频率特性进行离体测量 ,脑缺血方法采用的是颈总动脉结扎法 ,等效电路模型分析采用阻抗分析软件 (Zplot 2 .1,英国Solartron公司 ) ,还经过脑组织病理学常规染色 (HE染色 )对脑缺血进行了验证。结果 :在缺血脑损伤发生后 ,脑组织复电阻抗实部、虚部均明显增大 ,电阻率变化率受频率影响较小 ,但脑组织复电阻抗虚部频率特性未呈现出单峰走势 ,经软件分析得到了脑组织的复电阻抗等效电路模型。讨论 :脑组织复电阻抗实部、虚部和电阻率变化率均可以作为成像变量 ;其复电阻抗等效电路模型显示整体脑组织的等效电路模型构成比较复杂 ,并非传统的生物组织三元件等效电路模型 。

人颅骨电阻抗频率特性

在 EIT技术应用于脑部成像的研究中 ,颅骨的电阻抗频率特性 ,对驱动电流频率的选择有着重要的参考价值。本文采用离体人颅骨 ,二电极法 ,用频响分析仪 ( Solartron12 5 5 B)经电阻抗接口 ( Solartron12 94) ,在 0～ 1MHz频率范围内进行测量 ,描记出颅骨电阻抗频响特性曲线 ,并观察随时间变化的趋势。结果表明 :颅骨电阻抗幅值随时间明显增大 ,可达 2 0 0 K/ 2 h;其特征频率应在 10

磁感应断层成像技术中涡流问题的有限元法仿真研究

目的为了求解磁感应断层成像(magnetic induction tomography,MIT)技术中的涡流问题,以获得MIT正问题的有效解法。方法推导了对应于MIT技术的涡流场的微分方程及其边界条件,采用有限元方法计算了场域内一些不同电导率或位置的扰动目标下的位函数。结果仿真计算结果与单线圈MIT系统的测量结果相吻合。结论本文提出的有限元计算方法适用于生物组织磁感应断层成像技术,是解决MIT正问题的一个有效方法,更完善的仿真计算模型有望进一步提高计算精度。