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生物磁感应成像中的高精度鉴相方法研究
用磁感应的方式测量组织的电导率是生物磁感应成像的基础,其测量精度将决定成像的质量.目前主要的测量方法是采用高频磁场作为激励,通过检测磁场穿过被测目标后的微小的相位变化来测量电导率.激励磁场的频率较高和生物组织电导率较小等因素增加了高精度鉴相的难度.已经应用于磁感应成像的鉴相方法存在分辨率不高线性度较差等问题.为此,设计并实现了一种高分辨率高线性度的鉴相方法,其相位分辨率为0.003°,线性相关系数大于0.99,提高了磁感应成像的精度.
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一种均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法
介绍一种均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法.根据毕奥-萨伐尔定律和灵敏度的分布,提出以灵敏度为零的点作为分界点,采用不同方式的加权系数,对反投影算法进行修正.灵敏度分布的仿真实验表明,当检测线圈与成像区间的剖分单元之间的距离r等于0.06 m时,检测线圈上的测量电压的变化对距离r的变化的灵敏度为0,此时剖分单元的位置标记为P0.当检测线圈与剖分单元的距离r小于0.06 m时,反投影算法的加权系数取为r2;反之r大于等于0.06 m时,加权系数均为P0到检测线圈的距离r0的平方.不同位置的目标的实验结果表明,当异物位于成像区间的中心和偏离中心0.015 m时,都能准确反映异物的位置,但是当异物偏离中心0.03 m时,得到的成像结果比实际模型更偏离中心.不同大小的目标的实验结果表明,与实际模型中异物尺寸相比,直径较小的异物的成像基本能够反映出模型中实际异物的大小,而直径较大的异物的成像在尺寸上和位置上均难以体现模型中实际异物的真实形态.本研究提出的采用不同方式的加权系数的改进反投影算法,能一定程度上消除传统反投影算法中目标成像拖影范围较大的痼疾,对异物的定位较为准确,是一种在磁感应成像研究中值得推广的新方法.
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用棱单元方法求解磁感应成像的正问题
为降低求解势函数节点型有限元方法的巨大计算量,消除直接求解三维磁场的节点型有限元方法的伪模式解,采用三维一阶威元(棱单元)方法,推导了涡流场计算公式并分析了磁感应成像盐水槽模拟系统的涡流问题.理论分析和数值结果表明了本方法的正确性.作为解决磁感应成像反问题重要的组成部分,正问题为进一步研究磁感应成像系统的分辨率、佳工作频率的选择、图像重建提供必要理论基础.
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磁感应成像系统中相位检测方法研究
在磁感应成像(MIT)系统中,组织电导率和激励信号与检测信号之间的相位差成正比.为了能对组织电导率分布进行成像,要求系统具有高精度的相位差检测功能.着重研究数字鉴相,包括FFT法、相关法和经典法,并与硬件鉴相方法进行比较.实验结果表明,FFT法和相关法能够较好地区分0.1°水平的相位差,具有误差小、线性度高的优点.数字鉴相为MIT系统鉴相提供了一种更理想的方法.
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磁感应成像重构算法的研究进展
磁感应成像(MIT)是一种无创和非接触的针对生物组织电导率分布的功能性电阻抗成像技术.MIT有以下优点:穿透性好、快速、便捷、低成本和无创,故其在医学成像上有很好的应用前景.MIT的研究包括系统结构、传感器、正问题和重构算法几个方面.本文阐述在MIT成像原理的基础上,对其重构算法的研究现状进行综述,对主要的重构算法进行归纳总结,分析几种算法的特点和应用领域,后指出未来的研究趋势.
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基于滤波反投影算法磁感应成像噪声抑制能力的质量评估
磁感应成像是一种利用电磁感应原理重构生物组织电导率分布的非接触式电阻抗成像技术.利用一组亥姆霍兹线圈为激励源,能在成像区域内产生均匀分布的激励磁场,从而能够简化成像算法.系统模型由背景物体、异物、亥姆霍兹线圈和20个检测线圈构成.利用滤波反投影算法重构图像,研究该系统下单目标和双目标的图像重构,并且通过并利用相关系数、归一化均方距离和归一化平均绝对距离3个评估参数分析算法对不同噪声的抑制能力.结果表明,当信噪比≥30dB时,单目标和双目标异物成像效果接近没有噪声的成像结果.
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层状生物组织磁感应成像
本文针对层状生物模型研究了非接触激励的时变电磁场正反演问题,考察了不同电导率对比度下感应电场强度的分布.采用广义逆方法进行反演成像处理,数值结果表明了层状生物组织模型磁感应成像的有效性.
