專(zhuān)利名稱(chēng)：一種128通道的生物電阻抗成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)療儀器設(shè)備和醫(yī)學(xué)功能成像技術(shù)，具體為一種128通道的生物電阻 抗成像裝置。
背景技術(shù)：
電阻抗成像(Electrical Impedance Tomogr即hy， EIT)技術(shù)，是以生物體內(nèi)電阻抗 的分布或變化為成像目標(biāo)的一種新型的無(wú)損傷的生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)與成像技術(shù)。利用EIT技術(shù)， 可以顯示生物體內(nèi)組織的阻抗分布圖像、生物體組織的阻抗隨頻率變化的圖像、生物體器 官生理活動(dòng)(如呼吸、心臟搏動(dòng))時(shí)的阻抗變化圖像。由于采用外加安全交流電流的方式， 是非侵入檢測(cè)技術(shù)，且是功能成像技術(shù)，在研究生物體生理功能和疾病診斷方面有重要的 臨床價(jià)值。它具有簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)、廉價(jià)的優(yōu)勢(shì)，也可作為對(duì)生物體進(jìn)行長(zhǎng)期、連續(xù)監(jiān)護(hù)的設(shè) 備。對(duì)疾病的早期預(yù)防、診斷、治療及醫(yī)療普査都具有十分重大的意義，受到眾多研究者 的關(guān)注。
目前，EIT系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)測(cè)量方式分主要有電流驅(qū)動(dòng)電壓測(cè)量方式、電壓驅(qū)動(dòng)電流測(cè)量 方式及近年來(lái)出現(xiàn)的感應(yīng)電流方式；從激勵(lì)頻率上分為單頻及多頻兩種；從結(jié)構(gòu)上分為串 聯(lián)系統(tǒng)、半并聯(lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)和自適應(yīng)系統(tǒng)；按測(cè)量電極的數(shù)量分為8電 極、16電極、32電極、64電極；按成像的維數(shù)分有二維EIT系統(tǒng)和三維EIT系統(tǒng)。大多 的EIT系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍處于物理模型的試驗(yàn)階段，離臨床應(yīng)用還有一定的距離，主要是系統(tǒng)的 精度、速度、及成像分辨率等都有待于進(jìn)一步提高。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種128通道的生物電阻抗成像裝置，利用該裝置可以進(jìn) 行人體呼吸過(guò)程中胸腔電阻抗變化過(guò)程信息的實(shí)時(shí)采集與功能成像，用于有效可靠的多種 尺度、不同導(dǎo)電材料的實(shí)驗(yàn)和多種生物離體組織的實(shí)驗(yàn)研究。本實(shí)用新型具有速度快、圖 像清晰、成本低、無(wú)損傷等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型提供的128通道的生物電阻抗成像裝置主要包括-
系統(tǒng)控制模塊，用于整體系統(tǒng)的控制，選擇系統(tǒng)激勵(lì)電流的幅值、頻率和相位，選擇 激勵(lì)模式與測(cè)量模式。
電流驅(qū)動(dòng)模塊，用于配置四個(gè)正弦波形發(fā)生器的參數(shù)，生成具有所選幅值、頻率和相 位的正弦電壓信號(hào)，再由電流驅(qū)動(dòng)模塊中的電壓控制電流源電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為四路電 流信號(hào)。
激勵(lì)通道選通模塊，用于按照所選的激勵(lì)模式選通電極陣列中的四對(duì)電極，將四路電 流激勵(lì)信號(hào)分四層施加到被測(cè)目標(biāo)表面，在被測(cè)目標(biāo)內(nèi)部建立起敏感場(chǎng)。
3測(cè)量通道選通模塊，用于按照所選測(cè)量模式選通電極陣列中的相應(yīng)電極對(duì)，提取被測(cè) 目標(biāo)表面的電壓信號(hào)，并送入信號(hào)調(diào)理模塊中。
信號(hào)調(diào)理模塊，用于先經(jīng)過(guò)儀表放大電路進(jìn)行初步放大，再經(jīng)過(guò)由系統(tǒng)控制模塊控制 的可編程增益放大電路將信號(hào)調(diào)整為適于解調(diào)電路輸入電壓范圍的信號(hào)，經(jīng)過(guò)解調(diào)電路和 A/D轉(zhuǎn)換電路后，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并送入系統(tǒng)控制模塊采集數(shù)據(jù)。
計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)接口電路(串行通信接口或USB接口)將采集結(jié)果在計(jì)算機(jī)內(nèi)部 通過(guò)節(jié)點(diǎn)反投影成像算法進(jìn)行成像。
所述的系統(tǒng)控制模塊是DSP+FPGA的系統(tǒng)控制模塊。
所述的電阻抗成像裝置還包括LCD顯示和EEPROM(電可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器)存儲(chǔ) 輔助功能模塊。
所述的激勵(lì)電流的頻率為1KHz-1MHz。激勵(lì)模式和測(cè)量模式可以選擇為相鄰模式、相 對(duì)模式和相間(間隔l-6個(gè)電極)模式；所述的四層激勵(lì)信號(hào)之間的相位差在O。 -360°之 間任意選擇。
所述的計(jì)算機(jī)接口電路是串行通信接口或USB接口電路。
所述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為串行-并行混合結(jié)構(gòu)，64個(gè)雙通道復(fù)合電極分為4層，每層16個(gè)。 每層電極的工作方式串行的。四層同時(shí)工作，其工作方式是并行的。
所述的電極陣列是64個(gè)雙通道的復(fù)合電極，長(zhǎng)方形電極用于激勵(lì)，圓形電極用于測(cè)量。 本實(shí)用新型提供的一種128通道的生物電阻抗成像方法包括的步驟
1) 通過(guò)系統(tǒng)控制模塊選擇系統(tǒng)激勵(lì)電流的頻率、幅值和相位，激勵(lì)模式與測(cè)量模式。
2) 配置四個(gè)正弦波形發(fā)生器的參數(shù)，生成具有所選頻率、幅值和相位的正弦電壓信號(hào)， 再將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為四路電流信號(hào)(A~/4)。
3) 按照所選的激勵(lì)模式選通電極陣列4中的電極，每層選擇一對(duì)電極，將四路電流激 勵(lì)信號(hào)分四層施加到被測(cè)目標(biāo)表面，在被測(cè)目標(biāo)內(nèi)部建立起敏感場(chǎng)；
4) 通過(guò)測(cè)量通道選通模塊按照所選測(cè)量模式選通電極陣列4中的相應(yīng)電極對(duì)，提取被 測(cè)目標(biāo)表面的電壓信號(hào)，并送入信號(hào)調(diào)理模塊中；
5) 信號(hào)先經(jīng)過(guò)儀表放大電路進(jìn)行初步放大，再經(jīng)過(guò)可編程增益放大電路將信號(hào)調(diào)整為 適于解調(diào)電路輸入電壓范圍的信號(hào),將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),并送入系統(tǒng)控制模塊采集數(shù)據(jù)。
6) 在計(jì)算機(jī)中將采集數(shù)據(jù)通過(guò)節(jié)點(diǎn)反投影成像算法進(jìn)行成像。 所述的節(jié)點(diǎn)反投影成像算法包括的步驟(見(jiàn)流程圖圖5):
1) 建立以節(jié)點(diǎn)為中心的輔助單元，滿足條件
所有輔助單元能夠完成對(duì)場(chǎng)域的離散，不交疊不遺漏,整個(gè)場(chǎng)域由節(jié)點(diǎn)單元拼合而成，并 且，除邊界單元外，各節(jié)點(diǎn)位于輔助單元的中心,節(jié)點(diǎn)單元的構(gòu)造可以由各三角單元重心與各
邊中點(diǎn)的連線所圍成的以節(jié)點(diǎn)為中心的多邊形就可以滿足節(jié)點(diǎn)單元的要求，如圖4所示。
2) 以節(jié)點(diǎn)單元為基本計(jì)算單位，應(yīng)用反投影法將內(nèi)部阻抗在邊界的投影值沿等位線反 投回投影區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)單元；通過(guò)改變激勵(lì)電極對(duì)，將相應(yīng)的邊界的投影值反投回節(jié)點(diǎn)單 元再進(jìn)行疊加運(yùn)算，就得到各節(jié)點(diǎn)單元的阻抗值。
3) 將節(jié)點(diǎn)單元作為重構(gòu)圖像的基本像素單元，并對(duì)各節(jié)點(diǎn)單元的阻抗值做平滑處理， 將各節(jié)點(diǎn)單元離散為更小的像素單元；將節(jié)點(diǎn)單元的阻抗值作為其中心節(jié)點(diǎn)位置所處像素單元的值，再按照節(jié)點(diǎn)間的相互位置，通過(guò)插值計(jì)算得到其它像素單元的值，在進(jìn)行插值 運(yùn)算時(shí)，可以將場(chǎng)域離散為規(guī)則的細(xì)密網(wǎng)格，作為重構(gòu)圖像的顯示像素矩陣。 本實(shí)用新型提供的128通道的生物電阻抗成像裝置具有顯著的特點(diǎn)-
1) 整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要有電流驅(qū)動(dòng)模塊、激勵(lì)通道選通模塊、測(cè)量通道 選通模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、系統(tǒng)控制模塊和計(jì)算機(jī)成像等主要功能模塊，同時(shí)擴(kuò)展了 LCD 顯示和EEPROM存儲(chǔ)等輔助功能模塊。
2) 采用64個(gè)雙通道的復(fù)合電極，使系統(tǒng)具有128個(gè)激勵(lì)和測(cè)量通道。
3) 系統(tǒng)選用串行-并行混合結(jié)構(gòu)，激勵(lì)和測(cè)量的64個(gè)復(fù)合電極分4層，每層之間的 工作方式是并行，各層驅(qū)動(dòng)和測(cè)量電路同時(shí)工作；而相同層之間的工作方式是串行的，激 勵(lì)和測(cè)量的復(fù)合電極輪流選通，進(jìn)行激勵(lì)和測(cè)量。
4) 本實(shí)用新型利用DSP (TMS320F2812)為核心控制芯片，結(jié)合FPGA (EP1C3)技 術(shù)，對(duì)系統(tǒng)各功能模塊的工作狀態(tài)、工作方式進(jìn)行控制，同時(shí)對(duì)采集的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處 理等，是整個(gè)系統(tǒng)的核心單元。
5) 本實(shí)用新型采用課題組所提出的節(jié)點(diǎn)反投影法成像算法，具有成像速度快，分辨 率高的特點(diǎn)，適合于實(shí)時(shí)成像。
6) 構(gòu)建了模擬胸腔的4層64個(gè)復(fù)合電極的三維圓柱體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，較好地模擬生物體 胸腔的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
7) 利用本實(shí)用新型，配用臨床心電電極，可以進(jìn)行人體呼吸過(guò)程胸腔電阻抗變化過(guò) 程的實(shí)時(shí)成像。
8) 本實(shí)用新型具有重復(fù)性好、可靠性高、速度快、圖像清晰、成本低、無(wú)損傷等特點(diǎn)。

圖l本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
圖2本實(shí)用新型激勵(lì)與測(cè)量方式示意圖。
圖3本實(shí)用新型的物理模型圖。
圖4本實(shí)用新型節(jié)點(diǎn)單元構(gòu)造示意圖。圖5本實(shí)用新型節(jié)點(diǎn)反投影成像算法流程圖。
圖6本實(shí)用新型用于各種材料測(cè)試成像圖。
圖7本實(shí)用新型用于人體呼吸過(guò)程成像圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體描述，它們只用于對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的 說(shuō)明，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本實(shí)用新型 的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，均屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
如圖1所示，l是系統(tǒng)控制模塊，2是電流驅(qū)動(dòng)模塊，3是激勵(lì)通道選通模塊，4是電 極陣列，5是測(cè)量通道選通模塊，6是信號(hào)調(diào)理模塊，7是計(jì)算機(jī)。
本實(shí)用新型提供的一種128通道的生物電阻抗成像裝置主要包括系統(tǒng)控制模塊1、 電流驅(qū)動(dòng)模塊2、激勵(lì)通道選通模塊3、電極陣列4、測(cè)量通道選通模塊5、信號(hào)調(diào)理模塊 6和計(jì)算機(jī)7。有驅(qū)動(dòng)模塊、激勵(lì)通道選通模塊、測(cè)量通道選通模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、系統(tǒng)控制模塊和計(jì)算機(jī)成像等主要功能模塊，同時(shí)擴(kuò)展了 LCD顯示和EEPROM存儲(chǔ)等輔助功 能模塊。
本實(shí)用新型提供的一種128通道的生物電阻抗成像裝置實(shí)現(xiàn)成像的方法包括的步驟
1) 通過(guò)圖1中的系統(tǒng)控制模塊1 (DSP+FPGA，數(shù)字信號(hào)處理器/現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列) 選擇系統(tǒng)激勵(lì)電流的頻率、幅值和相位，激勵(lì)模式與測(cè)量模式?？梢赃x擇的頻率范圍為 lkHz-lMHz，幅值范圍為0.1mA-2mA，相位范圍為0° -360° 。激勵(lì)模式和測(cè)量模式可以 選擇為相鄰模式、相對(duì)模式和相間(間隔l-6個(gè)電極)模式。
2) 通過(guò)系統(tǒng)控制模塊配置驅(qū)動(dòng)模塊2的四個(gè)正弦波形發(fā)生器的參數(shù)，生成具有所選頻 率、幅值和相位的正弦電壓信號(hào)，再由電流驅(qū)動(dòng)模塊2中的電壓控制電流源電路將電壓信 號(hào)轉(zhuǎn)換為四路電流信號(hào)(/,~/4)。
3) 在系統(tǒng)控制模塊控制之下，通過(guò)激勵(lì)通道選通模塊3按照所選的激勵(lì)模式選通電極 陣列4中的電極，每層選擇一對(duì)電極，將四路電流激勵(lì)信號(hào)分四層施加到被測(cè)目標(biāo)表面， 在被測(cè)目標(biāo)內(nèi)部建立起敏感場(chǎng)。待數(shù)據(jù)采集結(jié)束之后，切換施加電流的電極對(duì)，進(jìn)行新一 輪的數(shù)據(jù)采集，直至測(cè)量結(jié)束。
4) 在系統(tǒng)控制模塊控制之下，通過(guò)測(cè)量通道選通模塊5按照所選測(cè)量模式選通電極陣 列4中的相應(yīng)電極對(duì)，提取被測(cè)目標(biāo)表面的電壓信號(hào)，并送入信號(hào)調(diào)理模塊6中。
5) 在信號(hào)調(diào)理模塊中，先經(jīng)過(guò)儀表放大電路進(jìn)行初步放大，再經(jīng)過(guò)由系統(tǒng)控制模塊控 制的可編程增益放大電路將信號(hào)調(diào)整為適于解調(diào)電路輸入電壓范圍的信號(hào)，經(jīng)過(guò)解調(diào)電路 和A/D轉(zhuǎn)換電路后，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并送入系統(tǒng)控制模塊采集數(shù)據(jù)。
6) 由系統(tǒng)控制模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)接口電路(串行通信接口或USB接口電路)將采集結(jié)果 送入計(jì)算機(jī)7，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，通過(guò)節(jié)點(diǎn)反投影成像算法進(jìn)行成像。
本實(shí)用新型的激勵(lì)測(cè)量方式如圖2所示。同時(shí)擴(kuò)展了LCD顯示模塊，用于顯示本實(shí)用 新型的模式和各種參數(shù)；擴(kuò)展了 EEPROM存儲(chǔ)模塊用于輔助存儲(chǔ)。
本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)施例4層64雙通道復(fù)合式電極的圓柱體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?如圖3所示，(1)為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛡?cè)視圖片，(2)為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ透┮晥D片所示，本實(shí)用新型 采用一個(gè)圓柱型的有機(jī)玻璃容器來(lái)模擬人體胸腔實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。容器?0cm、內(nèi)直徑30cm、 壁厚0.8cm，內(nèi)放NaCl溶液。在模型壁上均勻安放64個(gè)復(fù)合電極，各層電極中心間隔6cm 均勻分布在4個(gè)平面上。本實(shí)用新型的復(fù)合式電極為圓形銅電極與長(zhǎng)方形銅片組成形式的 復(fù)合型電極，圖3中(3)為復(fù)合型電極示意圖。其中，位于中心圓形銅電極的直徑為0.9cm， 長(zhǎng)方形銅電極的長(zhǎng)為4cm，寬2cm。
本實(shí)用新型為進(jìn)一步提高了圖像分辨率,采用的節(jié)點(diǎn)反投影成像算法,其原理描述如下 在普通反投影計(jì)算中，假設(shè)每個(gè)剖分單元內(nèi)電阻率均勻分布，將有限元剖分單元作為基 本像素。由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的限制，剖分單元的規(guī)模受到很大限制，使得重構(gòu)圖像質(zhì)量 難以明顯提高。作為圖像顯示的基本像素，剖分得到的面元或體元的大小直接制約著圖像 分辨率的提高。
為了提高圖像分辨率，將平面內(nèi)一系列離散點(diǎn)作為基本像素，通過(guò)對(duì)離散點(diǎn)位置的像素 值進(jìn)行數(shù)據(jù)插值得到像素連續(xù)分布的平面圖像。在反投影過(guò)程中，不須將邊界的信息反投影回組成連續(xù)投影域的剖分單元，而投影到離散節(jié)點(diǎn)后也可利用數(shù)據(jù)插值的方法得到像素 連續(xù)投影域圖像。具體方法如下
首先，建立節(jié)點(diǎn)單元即在有限元剖分單元的基礎(chǔ)上建立以節(jié)點(diǎn)為中心的輔助單元，要求 節(jié)點(diǎn)單元具備如下特征第一，所有輔助單元如同有限元的剖分單元一樣，也恰能完成對(duì) 場(chǎng)域的離散，即不交疊不遺漏。這樣，整個(gè)場(chǎng)域剛好由節(jié)點(diǎn)單元拼合而成；第二，除邊界 單元外，各節(jié)點(diǎn)位于輔助單元的中心。節(jié)點(diǎn)單元的構(gòu)造，如圖4所示。
然后，以節(jié)點(diǎn)單元為基本計(jì)算單位，應(yīng)用反投影法將內(nèi)部阻抗在邊界的投影值沿等位線 反投回投影區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)單元。通過(guò)改變激勵(lì)電極對(duì)，將相應(yīng)的邊界的投影值反投回節(jié)點(diǎn) 單元再進(jìn)行疊加運(yùn)算，就得到各節(jié)點(diǎn)單元的阻抗值。
最后，對(duì)各節(jié)點(diǎn)單元的阻抗值做平滑處理。將節(jié)點(diǎn)單元作為重構(gòu)圖像的基本像素單元， 并對(duì)各節(jié)點(diǎn)單元的阻抗值做平滑處理，將各節(jié)點(diǎn)單元離散為更小的像素單元。將節(jié)點(diǎn)單元 的阻抗值作為其中心節(jié)點(diǎn)位置所處像素單元的值，再按照節(jié)點(diǎn)間的相互位置，通過(guò)插值計(jì) 算得到其它像素單元的值。在進(jìn)行插值運(yùn)算時(shí)，可以將場(chǎng)域離散為規(guī)則的細(xì)密網(wǎng)格，作為 重構(gòu)圖像的顯示像素矩陣。
本實(shí)用新型的節(jié)點(diǎn)反投影成像方法，一方面避免了單元電位的計(jì)算，并且剖分節(jié)點(diǎn)數(shù)量 遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于單元數(shù)量，大大減少了計(jì)算量；另一方面，由于將計(jì)算得到的剖分節(jié)點(diǎn)阻抗值通 過(guò)進(jìn)一步的細(xì)密網(wǎng)格插值，將插值點(diǎn)作為重構(gòu)圖像的基本像素，使圖像的分辨率得到大幅 度的提高。
為了進(jìn)一步提高圖像的分辨率，本實(shí)用新型將平面內(nèi)一系列離散點(diǎn)作為基本像素，通過(guò) 對(duì)離散點(diǎn)位置的像素值進(jìn)行數(shù)據(jù)插值得到像素連續(xù)分布的平面圖像。所以，在反投影過(guò)程 中，不將邊界的信息反投影回組成連續(xù)投影域的剖分單元，而是投影到離散節(jié)點(diǎn)后再利用 數(shù)據(jù)插值的方法來(lái)得到像素連續(xù)的重構(gòu)圖像，進(jìn)一步提高了圖像分辨率。
本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统上窈腿梭w呼吸過(guò)程成像
實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统上?br> 將長(zhǎng)40cm直徑lcm的樹(shù)脂棒放入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖髠?cè)靠近邊緣位置、將長(zhǎng)40cm直徑lcm 的鋁棒放入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹行奈恢?、將長(zhǎng)40cm直徑2cm的三個(gè)樹(shù)脂棒放入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、將長(zhǎng) 25cm直徑lcm的樹(shù)脂棒放入實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥髠?cè)，將長(zhǎng)4cm直徑lcm的鋁棒垂直懸掛置于自下 而上的第二層電極所在平面、將一塊豬的離體肌肉組織與一塊離體脂肪組織分分別置于實(shí) 驗(yàn)?zāi)Ｐ妥髠?cè)和右側(cè)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并采用節(jié)點(diǎn)反投影成像算法成像，結(jié)果分別如圖5中(l)-(6)所示，(a) - (d)分別對(duì)應(yīng)自下而上的四層測(cè)量電極所在平面的重建圖像。
人體呼吸過(guò)程成像
配以心電電極作為呼吸監(jiān)測(cè)電極，四層電極粘貼位置中心線位置為人體劍突骨下沿以 下3cm、劍突骨下沿、突骨下沿以上3cm和劍突下沿以上6cm。左右對(duì)稱(chēng)，按周長(zhǎng)均勻布 置。激勵(lì)通道和測(cè)量通道共用同一個(gè)電極。在人體呼吸過(guò)程中，利用本實(shí)用新型檢測(cè)人體 胸腔電阻抗變化，并利用節(jié)點(diǎn)反投影成像算法進(jìn)行圖象重建，圖像的重建結(jié)果見(jiàn)圖6, (1) -(4)分別對(duì)應(yīng)自下而上的四層測(cè)量電極所在平面的重建圖像。可以對(duì)人體呼吸過(guò)程胸腔 電阻抗變化過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)成像。
權(quán)利要求1、一種基于128通道的生物電阻抗成像裝置，其特征在于它主要包括系統(tǒng)控制模塊，用于對(duì)整體系統(tǒng)的控制，包括選擇系統(tǒng)激勵(lì)電流的頻率、幅值和相位，選擇激勵(lì)模式與測(cè)量模式，控制激勵(lì)通道和測(cè)量通道的選通和切換、調(diào)整可編程增益放大電路的放大倍數(shù)，以及與計(jì)算機(jī)之間的通信；電流驅(qū)動(dòng)模塊，用于配置四個(gè)正弦波形發(fā)生器的參數(shù)，生成具有所選頻率、所選相位的正弦電壓信號(hào)，再由電流驅(qū)動(dòng)模塊中的電壓控制電流源電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為四路電流信號(hào)；激勵(lì)通道選通模塊，用于按照所選的激勵(lì)模式選通電極陣列中的四對(duì)電極，將四路電流激勵(lì)信號(hào)分四層施加到被測(cè)目標(biāo)表面，在被測(cè)目標(biāo)內(nèi)部建立起敏感場(chǎng)；測(cè)量通道選通模塊，用于按照所選測(cè)量模式選通電極陣列中的相應(yīng)電極對(duì)，提取被測(cè)目標(biāo)表面的電壓信號(hào)，并送入信號(hào)調(diào)理模塊中；信號(hào)調(diào)理模塊，用于先經(jīng)過(guò)儀表放大電路進(jìn)行初步放大，再經(jīng)過(guò)由系統(tǒng)控制模塊控制的可編程增益放大電路將信號(hào)調(diào)整為適于解調(diào)電路輸入電壓范圍的信號(hào)，經(jīng)過(guò)解調(diào)電路和A/D轉(zhuǎn)換電路后，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并送入系統(tǒng)控制模塊采集數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)，通過(guò)串行通信接口或USB接口電路將采集結(jié)果在計(jì)算機(jī)內(nèi)部通過(guò)節(jié)點(diǎn)反投影成像算法進(jìn)行成像。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于所述的系統(tǒng)控制模塊是DSP+FPGA 系統(tǒng)控制模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于該成像裝置還包括LCD顯示。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于該成像裝置包括EEPROM存儲(chǔ)輔助 功能模塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于所述的激勵(lì)電流的頻率為 lkHz-lMHz。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于所述的激勵(lì)模式和測(cè)量模式為相鄰模 式、相對(duì)模式或間隔l-6個(gè)電極的相間模式。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于所述的四層激勵(lì)信號(hào)之間的相位差在 0° -360°之間任意選擇。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于所述的電極陣列為串行-并行混合結(jié)構(gòu) 的64個(gè)雙通道的復(fù)合電極，用于激勵(lì)和測(cè)量的64復(fù)合電極分4層，每層之間的工作方式 是并行。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種128通道的生物電阻抗成像裝置。該成像裝置主要包括電流驅(qū)動(dòng)模塊、激勵(lì)通道選通模塊、測(cè)量通道選通模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、系統(tǒng)控制模塊和計(jì)算機(jī)成像等主要功能模塊，同時(shí)擴(kuò)展了LCD顯示和EEPROM存儲(chǔ)等輔助功能模塊。該成像方法為節(jié)點(diǎn)反投影成像方法。本實(shí)用新型具有成像速度快，分辨率高的特點(diǎn)，適合于實(shí)時(shí)成像。配用臨床心電電極，可以進(jìn)行生物體呼吸過(guò)程胸腔電阻抗變化過(guò)程的實(shí)時(shí)成像，具有重復(fù)性好、可靠性高、速度快、圖像清晰、成本低、無(wú)損傷等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B5/05GK201341881SQ20092009530
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者吳煥麗, 帥 張, 張劍軍, 徐桂芝, 李有余, 碩 楊, 王仁平 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)