專利名稱：用于分析電傳導對象的結構的方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例涉及一種用于分析電傳導對象的結構的方法。

背景技術：
電阻抗X線斷層照相術(EIT)是一種特別地在用于檢測下層形態(tài)的醫(yī)學和其他應用中使用的已知成像技術。通常，多個電極附著到待成像的對象。在‘輸入’電極的子集內施加輸入電壓并且在‘輸出’電極測量輸出電流，或者在‘輸入’電極的子集之間施加輸入電流并且在‘輸出’電極或者在成對輸出電極之間測量輸出電壓。例如，當在‘輸入’電極的子集之間施加很小的交變電流時，測量在輸出電極之間或者在成對‘輸出’電極之間的電勢差。然后在‘輸入’電極的不同子集之間施加電流，并且測量在輸出電極之間或者在成對‘輸出’電極之間的電勢差。然后可以使用適當圖像重構技術來構造基于電阻抗變化的電阻抗圖像。
然而，在不同形態(tài)的區(qū)域之間的電阻抗變化可能太小而不可辨認。
已經有一種對這一問題的解決方式是在寬頻率范圍內進行EIT。在一個頻率具有不明顯阻抗差異的不同形態(tài)可能在不同頻率具有更明顯差異。然而即使使用不同頻率，在不同形態(tài)的部分之間的電阻抗變化仍然可能太小而不可辨認。
因此希望能夠使用EIT來更好地區(qū)分不同形態(tài)。


發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個實施例，提供一種用于分析電傳導對象的結構的方法，該方法包括以下步驟 (i)獲得對象的電阻抗數據； (ii)使用假定電模型的傳遞函數來分析獲得的電阻抗數據以確定對象的多個電阻抗性質；以及 (iii)對一個或者多個確定的電阻抗性質進行成像。
可以根據測量的電阻抗數據來導出與測量的電阻抗數據有關的電阻抗性質，而這些電阻抗性質可以用來分析對象的結構。然而，個別電阻抗性質的變化量可能不足以支持準確分析。
根據本發(fā)明的一個實施例，提供一種用于分析電傳導對象的結構的方法，該方法包括以下步驟 (i)在頻率范圍內獲得對象的電阻抗數據； (ii)使用假定電模型的傳遞函數來分析獲得的電阻抗數據以確定對象的多個電阻抗性質； (iii)構造性地組合確定的多個電阻抗性質中的所選電阻抗性質以提供對象的至少一個參數阻抗值；以及 (iii)對確定的參數阻抗值中的一個或者多個進行成像。
根據本發(fā)明的一個實施例，提供一種用于分析電傳導對象的結構的方法，該方法包括以下步驟 (i)獲得對象的電阻抗數據； (ii)分析獲得的電阻抗數據以確定對象的多個電阻抗性質； (iii)構造性地組合所述多個電阻抗性質中的所選電阻抗性質以提供對象的參數阻抗值。
可以針對生物材料用0與100MHz之間的頻率帶寬而針對非生物傳導材料用0與上至100GHz之間的頻率帶寬收集對象的電阻抗數據。
該方法還可以包括以下步驟 (iv)將參數阻抗值顯示為來自感興趣區(qū)域(RIO)的圖像的部分。
步驟(iii)可以包括根據阻抗強調算法來組合預定電阻抗性質。
步驟(i)可以包括在依賴于對象(生物或者非生物材料)的多個頻率來獲得對象的電阻抗數據。對于生物材料，傳遞函數在頻率范圍0-100MHz內由Cole-Cole公式[Cole，1920；Cole，1924]給定。
該方法可以用來分析具有細胞結構或者細胞狀結構的電傳導對象，并且步驟(ii)可以包括使用等效電阻抗電路對結構進行建模，比如Cole-Cole模型[Cole，1920；Cole 1924]。
等效電阻抗電路可以在限制情況下包括細胞膜電容(C)、細胞內電阻(Ri)和細胞外電阻(Re)。
電阻抗性質可以選自于包括Ri(細胞/群內電阻)、Re(細胞/群外電阻)、C(細胞/群電容)、fr(細胞/群松弛頻率)和α(細胞/群松弛因子)的組。
步驟(iii)可以包括通過相乘來組合fr(松弛頻率)和C(細胞/群電容)，這可以提供參數阻抗值。



為了更好地理解本發(fā)明，現在僅通過例子參照以下附圖 圖1是電阻抗X線斷層照相術裝置的示意圖； 圖2A和圖2B示出了單或者多散射的作為頻率函數的測量電阻抗的曲線圖； 圖3示出了具有“微觀”細胞或者細胞狀結構的對象的示例電阻抗電路模型；以及 圖4示出了具有“微觀”細胞或者細胞狀結構的對象的通用電阻抗電路模型。

具體實施例方式 圖1示意地圖示了用于為負載12測量阻抗數據的電阻抗測量或者電阻抗X線斷層照相術(EIT)裝置10。負載12包括多個電極附著到的電傳導對象。術語‘電傳導’意味著對象能夠傳導電流，但是它未必需要很好地傳導電流。裝置10還包括信號源14、信號檢測器16和計算機18。在一個實施例中，信號源提供作為輸入信號的電流，而信號檢測器檢測作為輸出信號的電壓。在另一實施例中，信號源提供作為輸入信號的電壓，而信號檢測器檢測作為輸出信號的電流。
計算機通常至少包括處理器和存儲器。存儲器存儲在加載到處理器中時控制計算機的計算機程序。
使用源14經由電極向對象施加輸入信號，并且使用檢測器16來測量存在于相同或者其他電極的所得輸出信號。為輸入信號的不同頻率重復該過程。例如，信號源14可以在0Hz(直流)與100MHz之間的多個頻率施加電信號，以實現為對象獲得依賴于頻率的電阻抗數據。
對用于阻抗測量的電極的分離確定對象的分析分辨率或者標度?？梢栽陬A期的感興趣標度(例如微米或者毫米范圍)獲得電阻抗測量。作為感興趣標度的例子，對于生物對象，可以對單個細胞或者群細胞水平或者對組織或者組織結構水平(比如胸組織中的小葉或者管道)感興趣。隨后將使用假定電模型的傳遞函數來分析所獲得的電阻抗數據以確定對象的多個電阻抗性質。所用電模型可以依賴于阻抗測量的分辨率/標度。
參照圖2A和圖2B，可以將使用上述方法獲得的電阻抗數據描繪為頻率函數。該繪圖22對于對象而言代表了阻抗改變比對頻率或者傳遞函數。計算機18可操作用以執(zhí)行適當算法以分析所獲得的阻抗傳遞函數或者依賴于頻率的阻抗性質并且由此確定對象的多個電阻抗性質。電阻抗性質通常包括以下性質中的一個或者多個 a)在ω-＞0這一限制(下限)的阻抗 b)在ω-＞∞這一限制(上限)的阻抗 c)(i)在阻抗有改變時的松弛頻率 (ii)在該改變頻率的阻抗 (iii)特別地在松弛頻率的阻抗改變梯度 例如，如果在所用頻率范圍內有生物材料的包括α、β和γ散射的N次散射[Cole K S，Permeability and impermeability of cellmembranes for ions.Cold Spring Harbor Symp.Quant.Bio.8 pp110-22，1940](其中N＞1)，則標識散射頻率ω1，ω2，...ωN-1，ωN，并且特別散射m的電阻抗性質將通常包括以下性質中的一個或者多個 a)對于m＝1，在ω-＞0這一下限(全局限制)的阻抗 對于m＞1，在ω-＞ωm-a這一下限(局部限制)的阻抗，其中a＜(ωm-ωm-1)并且可以有可能為1/2(ωm-ωm-1) b)對于m＝N，在ω-＞∞這一上限(全局限制)的阻抗 對于m＜N，在ω-＞ωm+b這一上限(局部限制)的阻抗，其中b＜(ωm+1-ωm)并且可以有可能為b～1/2(ωm+1-ωm) c)(i)在阻抗有改變時的松弛頻率ωm(frm) (ii)在該改變頻率的阻抗 (iii)改變的梯度 這些阻抗性質中的一個或者多個的變化量可以用來分析由于與細胞內/外或者細胞狀內/外有關的改變所致的對象結構。
在一些實施例中，使用等效電阻抗電路對分析對象進行建模。可以使用圖3中所示等效電阻抗電路20對對象進行建模?？梢允褂玫刃щ娮杩闺娐?0來建模的對象可以在非限制例子中包括人類或者動物組織和有孔或者其他細胞或者細胞狀材料。
在所示實施例中，等效電阻抗電路20包括與細胞外部分23并聯的細胞部分21。細胞部分21具有串聯的電容C和電阻Ri。電阻C與細胞膜/邊界關聯，而電阻Ri與細胞的內部關聯。細胞外部分23具有電阻Re。電阻Re與細胞以外的結構關聯。電阻Re與串聯連接的電容C和電阻Ri并聯連接。
用于該電路的單散射阻抗傳遞函數的非限制例子為 在ω-＞0這一限制中，Z-＞Re 在ω-＞∞這一限制中，Z-＞Ri//Re，即RiRe/(Ri+Re)。
在頻率fr和阻抗Zr有梯度為α的改變(散射)。
用于生物組織中的多散射的傳遞模型可以由Cole-Cole方程(Cole K S 1940，Cole K S 1941，McAdams E T等人，1995)建模如下 Z＝R∝+(R0-R∝)/(1+(jf/fr))(1-α) 通常，如果含三個元件的等效電路用于細胞懸浮物(Fricke和Morse，1925)或者組織的簡易建模，則可以將該方程改寫為以下方程 Z＝Re·Ri/(Re+Ri)+(Re-Re·Ri/(Re+Ri))/(1+(jf/fr))(1-α) 其中R∝是并聯Re和Ri的結果。
在頻率fri和阻抗Zri有梯度為αi的改變(散射)。
如上所示，計算機18可操作用以執(zhí)行適當算法以分析測量的阻抗數據并且抽取分析對象的多個電阻抗性質。例如，基于測量的阻抗數據，算法可以可操作用以將阻抗數據點描繪為頻率函數并且使用模型來產生最佳擬合線22以形成圖2中所示傳遞函數。根據該傳遞函數，計算機18能夠確定對象的多個個別阻抗性質。這些阻抗性質可以包括 a)在ω-＞0這一限制的阻抗，該阻抗給定Re b)在ω-＞∞這一限制的阻抗，該阻抗給定RiRe/(Ri+Re) c)(i)在阻抗有改變時的松弛頻率fr (ii)傳遞函數在該改變頻率的阻抗Zr (iii)改變的梯度α，該梯度給定松弛因子。
阻抗性質可以用來使用模型來確定更多阻抗性質。
例如，如果Re和RiRe/(Ri+Re)均已知，則可以確定Ri。
傳遞函數在改變(散射)頻率fr的阻抗Zr是電容器主導傳遞特性之處，因為它隨著頻率的每次少量增加而進行明顯更好地減少阻抗。在改變(散射)頻率fr的阻抗Zr處可以建模為1/(j.2πfr.C)。因此，C可以確定為1/(j.2πfr.Zr)。
個別阻抗性質(Re，Ri，fr，Zr，α，C)的變化可以用來分析對象的結構。例如，在人類組織的情況下，個別阻抗性質的變化可以表明存在異常，因為這引起與正常健康組織表現的電特性不同的電特性。
然而，個別阻抗性質的變化量可能不足以支持結構的準確分析。例如，細胞膜電容(C)或者松弛頻率(fr)的變化量可能不足以例如在基于那些個別阻抗性質構造的對象圖像中可容易地檢測到。
在本發(fā)明的實施例中，‘構造性地’組合所選預定阻抗性質以提供用于對象的參數阻抗值。為了提供參數阻抗值而以這一方式對阻抗性質的構造性組合強調個別電阻抗性質的變化。這使得能夠更準確地分析對象的結構?？梢詫⒃谔囟ㄎ恢玫膮底杩怪荡頌樵趯ο髨D像中的對應位置的像素值。
舉個簡單例子，如果電阻抗性質之一增加10％(比如細胞膜電容(C)從初始值C1增加至1.1C1)并且另一電阻抗性質增加10％(比如松弛頻率(fr)從初始值fr1增加至1.1fr1)，這些個別的10％增加可能不足以可容易地檢測到，例如在基于這些個別電阻抗性質的圖像中可辨別。然而為了提供參數阻抗值而對這些個別電阻抗性質的相乘進行組合將獲得可更容易檢測到的(例如在基于參數阻抗值的圖像中可辨認的)21％的更大增加(1.21fr1C1)。
阻抗性質可以具有與特定形態(tài)的正、中性或者負相關。正相關意味著它在形態(tài)存在時增加(盡管可能并不明顯)。負相關意味著它在形態(tài)存在時減少(盡管可能并不明顯)。中性相關意味著它在形態(tài)存在時不變?？梢酝ㄟ^求逆將具有正相關的阻抗性質轉換成具有負相關的阻抗性質(并且反之亦然)。
為了檢測特別形態(tài)而對阻抗性質的構造性組合意味著相乘(或者加權相加)來組合針對該形態(tài)在相同意義上相關的阻抗性質以產生參數阻抗值并且相除(或者加權相減)來組合針對該形態(tài)在相同意義上相關的阻抗性質。
可以用任何希望的方式構造性地組合任何確定的阻抗性質以提供如下參數阻抗值，該參數阻抗值比任何構成阻抗性質具有對形態(tài)改變更大的靈敏度。這可以例如由EIT非侵入式地成像。
在圖3中描述限制水平的阻抗性質組合的非限制例子 組合式參數測量/2D/3D成像 (組合的膜內/外阻抗/電導率) a)膜阻抗/電導率和有關量 膜阻抗Zm＝1/2π＊fr＊C 膜電導率σm＝2π＊Fr＊C b)組合的細胞內阻抗/電導率 乘積Ri＊Zm 或者σi＊σm 差值/規(guī)范化差值 a＊Ri-b＊Zm 或者c＊σi-d＊σm 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 (a＊Ri-b＊Zm)/Zm 或者(a＊Ri-b＊Zm)/Ri 取而代之(c＊σi-d＊σm)/σm 或者(c＊σi-d＊σm)/σi 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 細胞內時間常數Ri＊C 或者細胞內頻率常數1/Ri＊C c)組合的細胞外阻抗/電導率 乘積Re＊Zm 或者σx＊σm 差值/規(guī)范化差值 a＊Re-b＊Zm 或者c＊σx-d＊σm 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 (a＊Re-b＊Zm)/Zm 或者(a＊Re-b＊Zm)/Re 取而代之(c＊σx-d＊σm)/σm 或者(c＊σx-d＊σm)/σx 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 細胞外時間常數Re＊C 或者細胞外頻率常數1/Re＊C d)組合的細胞外到內阻抗/電導率 乘積Re＊Ri 或者σx＊σi 差值/規(guī)范化差值 a＊Re-b＊Ri 或者c＊σx-d＊σi 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 (a＊Re-b＊Ri/Ri 或者(a＊Re-b＊Ri)/Re 取而代之(c＊σx-d＊σi)/σi 或者(c＊σx-d＊σi)/σx 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 利用偏離散射特性(α)的組合式綜合細胞參數測量/2D/3D成像 對于與異?；蛘咂渌毎旌系漠悩嫾毎?，阻抗將在散射頻率點表現“更平坦的”梯度(更小的α值)。因此α已經示出組織或者細胞群的“偏離”或者“異構性質”。
a)“偏離”膜阻抗/電導率和有關量 “偏離”膜阻抗 α＊m 或者α/Zm “偏離”膜電導率 α＊σm 或者α/σm b)組合的“偏離”細胞內阻抗/電導率 乘積α＊Ri＊Zm 或者σi＊σm 差值/規(guī)范化差值 α＊(a＊Ri-b＊Zm) 或者α＊(c＊σi-d＊σm) 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 α＊(a＊Ri-b＊Zm)/Zm 或者α＊(a＊Ri-b＊Zm)/Ri 取而代之α＊(c＊σi-d＊σm)/σm 或者α＊(c＊σi-d＊σm)/σi 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 細胞內時間常數α＊(Ri＊C) 或者細胞內頻率常數α＊(1/Ri＊C) c)組合的細胞外阻抗/電導率 乘積α＊Re＊Zm 或者α＊σx＊σm 差值/規(guī)范化差值 α＊(a＊Re-b＊Zm) 或者α＊(c＊σx-d＊σm) 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 α＊(a＊Re-b＊Zm)/Zm 或者α＊(a＊Re-b＊Zm)/Re 取而代之α＊(c＊σx-d＊σm)/σm 或者α＊(c＊σx-d＊σm)/σx 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 細胞外時間常數α＊Re＊C 或者細胞外頻率常數α＊(1/Re＊C) d)組合的細胞外到內阻抗/電導率 乘積α＊Re＊Ri 或者α＊σx＊σi 差值/規(guī)范化差值 α＊(a＊Re-b＊Ri) 或者α＊(c＊σx-d＊σi) 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 α＊(a＊Re-b＊Ri)/Ri 或者α＊(a＊Re-b＊Ri)/Re 取而代之α＊(c＊σx-d＊σi)/σi 或者α＊(c＊σx-d＊σi)/σx 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 適當的阻抗強調算法可以由計算機18實施以選擇用于組合的最優(yōu)電阻抗性質及其組合方式以最大化所得參數阻抗值的變化。
在已經針對對象獲得參數阻抗值之后，在一些實施例中將參數阻抗值顯示為對象結構的參數圖像的部分，并且對象結構中的異常因此被強調并且在圖像中可更容易地辨認。因此可以通過圖像分析來更容易地確定對象的結構。
圖4圖示了分析對象的更通用模型。在所示實施例中，等效電阻抗電路30包括與內含物間部分33并聯的內含物部分31。內含物部分31具有串聯的阻抗Z1和阻抗Z2。阻抗Z1可以與內含物邊界關聯(可以代表細胞群的與膜有關的組成)，而阻抗Z2可以與內含物的內部關聯(可以代表細胞群的與細胞內有關的組成)。內含物間部分33具有阻抗Z3。阻抗Z3與內含物以外的結構關聯(可以代表細胞群的細胞外組成)。阻抗Z3與串聯連接的阻抗Z1和Z2并聯連接。
用于該電路的阻抗傳遞函數為 在圖4中所述水平的阻抗性質組合的非限制例子 組合式參數測量/2D/3D成像 a)內含物邊界阻抗/電導率和有關量 內含物邊界阻抗Zm＝1/2π＊fr＊Z2 內含物邊界電導率σm＝2π＊Fr＊Z2 b)組合的內含物內阻抗/電導率 乘積Z1＊Zm 或者σ1＊σm 差值/規(guī)范化差值 a＊Z1-b＊Zm 或者c＊σ1-d＊σm 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 (a＊Z1-b＊Zm)/Zm 或者(a＊Z1-b＊Zm)/Z1 取而代之(c＊σ1-d＊σm)/σm 或者(c＊σ1-d＊σm)/σ1 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 內含物內時間常數Z1＊Z2 或者內含物內頻率常數1/Z1＊Z2 c)組合的內含物間阻抗/電導率 乘積Z3＊Zm 或者σ3＊σm 差值/規(guī)范化差值 a＊Z3-b＊Zm 或者c＊σ3-d＊σm 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； d)組合的內含物間到內阻抗/電導率 乘積Re＊Ri 或者σx＊σi 差值/規(guī)范化差值 a＊Re-b＊Ri 或者c＊σx-d＊σi 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 (a＊Re-b＊Ri/Ri 或者(a＊Re-b＊Ri)/Re 取而代之(c＊σx-d＊σi)/σi 或者(c＊σx-d＊σi)/σx 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 (a＊Z3-b＊Zm)/Zm 或者(a＊Z3-b＊Zm)/Z3 取而代之(c＊σ3-d＊σm)/σm 或者(c＊σ3-d＊σm)/σ3 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 內含物間時間常數Z3＊Z2 或者內含物間頻率常數1/Z3＊Z2 利用偏離散射特性(α)的組合式綜合參數測量/2D/3D成像 對于具有混合內含物的異構群，阻抗將在散射頻率表現“更平坦的”梯度(更小的α值)。因此α已經示出宏觀對象的“偏離”或者“異構性質”。
a)“偏離”內含物邊界阻抗/電導率和有關量 “偏離”內含物邊界阻抗 α＊Zm 或者α/Zm “偏離”內含物邊界電導率 α＊σm 或者α/σm b)組合的“偏離”內含物內阻抗/電導率 乘積α＊Z1＊Zm 或者σ1＊σm 差值/規(guī)范化差值 α＊(a＊Z1-b＊Zm) 或者α＊(c＊σ1-d＊σm) 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 α＊(a＊Z1-b＊Zm)/Zm 或者α＊(a＊Z1-b＊Zm)/Z1 取而代之α＊(c＊σ1-d＊σm)/σm 或者α＊(c＊σ1-d＊σm)/σ1 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 內含物內時間常數α＊(Z1＊Z2) 或者內含物內頻率常數α＊(1/Z1＊Z2) c)組合的內含物間阻抗/電導率 乘積α＊Z3＊Zm 或者σ3＊σm 差值/規(guī)范化差值 α＊(a＊Z3-b＊Zm) 或者α＊(c＊σ3-d＊σm) 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 α＊(a＊Z3-b＊Zm)/Zm 或者α＊(a＊Z3-b＊Zm)/Z3 取而代之α＊(c＊σ3-d＊σm)/σm 或者α＊(c＊σ3-d＊σm)/σ3 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 內含物間時間常數α＊Z3＊Z2 或者內含物間頻率常數α＊(1/Z3＊Z2) d)組合的內含物間到內阻抗/電導率 乘積α＊Re＊Ri 或者α＊σx＊σi 差值/規(guī)范化差值 α＊(a＊Re-b＊Ri) 或者α＊(c＊σx-d＊σi) 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/規(guī)范化差分 α＊(a＊Re-b＊Ri)/Ri 或者α＊(a＊Re-b＊Ri)/Re 取而代之α＊(c＊σx-d＊σi)/σi 或者α＊(c＊σx-d＊σi)/σx 其中系數a、b、c和d在(-∞-+∞)內恒定以便用于匹配待使用的量； 該模型是如在US6856824中先前描述的分形模型?？梢允褂秒娐?0來代表各阻抗Z1、Z2、Z3，或者在Z1等效于Ri時的限制水平，Z2等效于C而Z3等效于Re。術語‘分形’用來表達在無論任何尺度水平都認為模型的結構相同這一事實。
雖然已經參照各種非限制例子在先前段落中描述本發(fā)明的實施例，但是應當理解可以進行對所給例子的修改而不脫離如要求保護的發(fā)明范圍。作為例子，該方法可以在食品業(yè)中用來檢驗食品、特別地為肉的質量。
盡管在前文說明中著力于關注本發(fā)明的被認為特別重要的那些特征，但是應當理解申請人關于至此提及和/或在附圖中示出的任何可授予專利的特征或者特征組合方面無論是否已經對之有特別強調都要求保護。
權利要求
1.一種用于分析電傳導對象的結構的方法，所述方法包括以下步驟
(i)在頻率范圍內獲得所述對象的電阻抗數據；
(ii)使用假定電模型的傳遞函數來分析所述獲得的電阻抗數據以確定所述對象的多個電阻抗性質；
(iii)構造性地組合所述確定的多個電阻抗性質中的所選電阻抗性質以提供所述對象的至少一個參數阻抗值；以及
(iii)對所述確定的參數阻抗值中的一個或者多個進行成像。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述電模型假定與第三阻抗并聯連接的第一和第二串聯連接的阻抗。
3.根據權利要求1或者2所述的方法，其中所述電模型假定電容器和串聯連接的電阻器，所述電容器和串聯連接的電阻器與另一電阻器并聯連接。
4.根據權利要求1、2或者3所述的方法，其中所述電模型是分形模型并且在任何分辨率可用。
5.根據任一前述權利要求所述的方法，其中所述電阻抗性質選自于包括以下內容的組
在頻率下限的阻抗，
在頻率上限的阻抗，
在阻抗有改變時的松弛頻率fr，
在該松弛頻率的阻抗，以及
在該松弛頻率的阻抗梯度。
6.根據任一前述權利要求所述的方法，其中所述電模型假定電容和串聯連接的電阻，所述電容和串聯連接的電阻與并聯電阻并聯連接以形成具有松弛頻率的模型電路，其中用于成像的所述參數阻抗值是所述電容、所述松弛頻率、所述串聯電阻和所述并聯電阻中的兩個或者更多的組合。
7.根據任一前述權利要求所述的方法，其中所述電模型假定‘膜’電容和串聯連接的細胞內電阻，所述‘膜’電容和串聯連接的細胞內電阻與細胞外電阻并聯連接，其中用于成像的所述參數阻抗值包括以下參數阻抗值之一
·膜阻抗
·膜電導率
·細胞內阻抗乘積
·細胞內阻抗差值
·細胞內阻抗規(guī)范化差值
·細胞內阻抗差分
·細胞內阻抗規(guī)范化差分
·細胞內電導率乘積
·細胞內電導率差值
·細胞內電導率規(guī)范化差值
·細胞內電導率差分
·細胞內電導率規(guī)范化差分
·細胞內時間常數
·細胞內頻率常數
·細胞外阻抗乘積
·細胞外阻抗差值
·細胞外阻抗規(guī)范化差值
·細胞外阻抗差分
·細胞外阻抗規(guī)范化差分
·細胞外電導率乘積
·細胞外電導率差值
·細胞外電導率規(guī)范化差值
·細胞外電導率差分
·細胞外電導率規(guī)范化差分
·細胞外時間常數
·細胞外頻率常數
·外-內阻抗乘積
·外-內阻抗差值
·外-內阻抗規(guī)范化差值
·外-內差分
·外-內規(guī)范化差分
·外-內電導率乘積
·外-內電導率差值
·外-內電導率規(guī)范化差值
·外-內電導率差分
·外-內電導率規(guī)范化差分
任一前述參數由散射梯度α修改。
8.根據權利要求1至5中的任一權利要求所述的方法，其中所述電模型假定第一阻抗和串聯連接的第二阻抗，所述第一阻抗和串聯連接的第二阻抗與第三阻抗并聯連接以形成具有松弛頻率的模型電路，其中用于成像的所述參數阻抗值是所述第一阻抗、所述松弛頻率、所述第二阻抗和所述第三阻抗中的兩個或者多個的組合。
9.根據權利要求1至5和8中的任一權利要求所述的方法，其中所述電模型假定內含物邊界阻抗和串聯連接的內含物內阻抗，所述內含物邊界阻抗和串聯連接的內含物內阻抗與內含物間阻抗并聯連接，其中用于成像的所述參數阻抗值包括以下參數阻抗值之一
·內含物邊界阻抗
·內含物邊界電導率
·內含物內阻抗乘積
·內含物內阻抗差值
·內含物內阻抗規(guī)范化差值
·內含物內阻抗差分
·內含物內阻抗規(guī)范化差分
·內含物內電導率乘積
·內含物內電導率差值
·內含物內電導率規(guī)范化差值
·內含物內電導率差分
·內含物內電導率規(guī)范化差分
·內含物內時間常數
·內含物內頻率常數
·內含物間阻抗乘積
·內含物間阻抗差值
·內含物間阻抗規(guī)范化差值
·內含物間阻抗差分
·內含物間阻抗規(guī)范化差分
·內含物間電導率乘積
·內含物間電導率差值
·內含物間電導率規(guī)范化差值
·內含物間電導率差分
·內含物間電導率規(guī)范化差分
·內含物間時間常數
·內含物間頻率常數
·間-內阻抗乘積
·間-內阻抗差值
·間-內阻抗規(guī)范化差值
·間-內差分
·間-內規(guī)范化差分
·間-內電導率乘積
·間-內電導率差值
·間-內電導率規(guī)范化差值
·間-內電導率差分
·間-內電導率規(guī)范化差分
任一前述參數由散射梯度α修改。
10.如任一前述權利要求所述的方法，其中所述頻率范圍在0與100MHz之間。
11.如任一前述權利要求所述的方法，其中所述頻率范圍在0與100GHz之間。
12.一種用于分析電傳導對象的結構的系統，所述系統包括
用于在頻率范圍內獲得所述對象的電阻抗數據的裝置；
用于使用假定電模型的傳遞函數來分析所述獲得的電阻抗數據以確定所述對象的多個電阻抗性質的裝置；
用于構造性地組合所述確定的多個電阻抗性質中的所選電阻抗性質以提供所述對象的至少一個參數阻抗值的裝置；以及
用于對所述確定的參數阻抗值中的一個或者多個進行成像的裝置。
13.一種用于分析電傳導對象的結構的計算機程序，所述計算機程序提供用于處理器進行以下操作的指令
使用假定電模型的傳遞函數來分析電阻抗數據以確定所述對象的多個電阻抗性質；以及
構造性地組合所述確定的多個電阻抗性質中的所選電阻抗性質以提供所述對象的至少一個參數阻抗值。
14.一種用于分析電傳導對象的結構的方法，所述方法包括以下步驟
(i)在頻率范圍內獲得所述對象的電阻抗數據；
(ii)分析所述獲得的電阻抗數據以確定所述對象的多個電阻抗性質；
(iii)構造性地組合所述多個電阻抗性質中的所選電阻抗性質以提供所述對象的參數阻抗值。
15.根據權利要求14所述的方法，其中所述方法還包括以下步驟
(iv)將所述參數阻抗值顯示為圖像的部分。
16.根據權利要求14或者15所述的方法，其中步驟(iii)包括根據阻抗強調算法來構造性地組合預定電阻抗性質。
17.根據權利要求14至16中的任一權利要求所述的方法，其中步驟(i)包括在多個頻率處獲得所述對象的電阻抗數據。
18.根據權利要求14至17中的任一權利要求所述的方法，其中所述方法用來分析具有細胞結構的電傳導對象，并且步驟(ii)包括使用等效電阻抗電路對所述細胞結構進行建模。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述等效電阻抗電路包括與細胞內電阻(Ri)串聯的細胞膜電容(C)，所述細胞膜電容(C)和細胞內電阻(Ri)與細胞外電阻(Re)或者等效電路并聯。
20.根據權利要求14至19中的任一權利要求所述的方法，其中所述電阻抗性質選自于包括Ri(細胞內電阻)、Re(細胞外電阻)、C(膜電容)、fr(松弛頻率)和α(松弛時間)的組。
21.根據權利要求20所述的方法，其中步驟(iii)包括通過相乘來組合fr(松弛頻率)和C(膜電容)以提供參數阻抗值。
22.一種用于分析電傳導對象的結構的方法，所述方法包括以下步驟
(i)獲得所述對象的電阻抗數據；
(ii)使用假定電模型的傳遞函數來分析所述獲得的電阻抗數據以確定所述對象的多個電阻抗性質；以及
(iii)對所述確定的電阻抗性質中的一個或者多個進行成像。
23.根據權利要求22所述的方法，還包括對電阻抗性質的構造性組合進行成像的步驟。
24.一種用于分析電傳導對象的結構的系統，所述系統包括
用于獲得所述對象的電阻抗數據的裝置；
用于使用假定電模型的傳遞函數來分析所述獲得的電阻抗數據以確定所述對象的多個電阻抗性質的裝置；以及
用于對所述確定的電阻抗性質中的一個或者多個進行成像的裝置。
25.一種實質上如說明書參照附圖所述和/或如附圖中所示的用于分析電傳導對象的結構的方法。
26.這里公開的任何新穎主題內容或者包括新穎主題內容的任何組合，無論該新穎主題內容或者組合是否在與任一前述權利要求相同的發(fā)明的范圍內或者與該發(fā)明有關。
全文摘要
一種用于分析電傳導對象的結構的方法，該方法包括以下步驟(i)在頻率范圍內獲得對象的電阻抗數據；(ii)使用假定電模型的傳遞函數來分析獲得的電阻抗數據以確定對象的多個電阻抗性質；(iii)構造性地組合確定的多個電阻抗性質中的所選電阻抗性質以提供對象的至少一個參數阻抗值；以及(iii)對一個或者多個確定的參數阻抗值進行成像。
文檔編號A61B5/053GK101754717SQ200880025604
公開日2010年6月23日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權日2007年6月7日
發(fā)明者王偉 申請人:德蒙特福特大學