一种生物电阻抗断层参数成像方法的建立论文.docVIP

　　一种生物电阻抗断层参数成像方法的建立论文 李镐炜，董秀珍，王跃科，史学涛，付峰 【关键词】 图像处理 【Abstract】 AIM: To reconstruct the electrical impedance parameter tomogram of tissues. METHODS: Backprojection pedance tomogram at every driving frequency before the ColeCole model of bioelectrical spectroscopy age reconstruction ed. RESULTS: The image of the dispersion parameter of ColeCole model a 32electrode phantom. CONCLUSION: The reconstructed image of the scheme is acceptable and the method used in this study can yield better images after some optimization. 【Keyodel; electric impedance; tomography, X ray puted; image processing, puterassisted 【摘要】 目的： 对组织进行生物电阻抗断层参数成像．方法： 用反投影法重建出各激励频率下阻抗断层图像，在复平面上对生物阻抗谱的ColeCole模型进行分析计算.随后进行图像重建． 结果： 对32电极物理模型上采集的实验数据用此法分析,得到了ColeCole模型散射系数的重建图像．结论： 所述方法成像结果较准确，是一种可望经改进获得优良成像质量的参数成像方法． 【关键词】 反投影;ColeCole模型;电阻抗；体层摄影术，X线计算机；图像处理.freelann问题）． 反投影法［3］是一种针对EIT逆问题较成熟的算法，并由此衍生出多种变体．其基本原理是先用有限元法将被测组织离散化为多个单元，对每一单元进行分析；然后在不同电极上施加激励信号并测量其他电极电位，计算出不同电力线方向的阻抗数据；最后将与分析单元相关的阻抗数据按照线性叠加原理求和，总和即与该单元的阻抗值成正比．这是分析生物阻抗的特征参数的基础. 1.2ColeCole模型根据ColeCole理论［1］，生物组织的阻抗特性取决于细胞膜的低漏电特性所导致的容抗Cm和细胞质与细胞间质所导致的电阻Ri、Re,组织阻抗的经验公式是［4］： Z(f)=R∞+（R0-R∞）/［1+(jf/fc)a］ (4)其中R0＝Re为低频时电阻，R∞＝Ri//Re为高频时电阻,fc＝1/2πRiCm为组织的特征频率,α为散射系数．从复变函数理论可知,在复平面,Z(f)是处于第4像限的一段圆弧，如Fig 1所示. 2参数成像方法 已知3个频率下测量出生物组织的阻抗，结合组织电阻抗ColeCole图可解出其相应的电阻抗参数α、R∞、R0、fc等. 不妨记ColeCole圆周上三点为： (fi)＝Re(fi)＋jωIm(fi) (i=1，2，3)(5)则Cole圆的圆心Y对应的复数a+jb的实部与虚部经推导，可用(fi)的实部与虚部表示为：a＝{［Im(f1)-Im(f2)］-［Re2(f1)-Re2(f3)］ ×［Im(f3)-Im(f1)］-1-［Re2(f2)-Re2(f3)］ ×［Im(f2)-Im(f3)］-1}/2{［Re(f3)-Re(f2)］ ×［Im(f2)-Im(f3)］-1-［Re(f1)-Re(f3)］ ×［Im(f3)-Im(f1)］-1} (6) b＝{［Re(f3)-Re(f2)］［Im(f2)-Im(f3)］-1 ×{［Im(f1)＋Im(f3)］-［Re2(f1)-Re2(f3)］ ×［Im(f3)-Im(f1)］-1}-［Re(f1)-Re(f3)］ ×［Im(f3)-Im(f1)］-1 ×{［Im(f2)＋Im(f3)］+［Re2(f2)-Re2(f3)］ ×［Im(f2)-Im(f3)］-1}} /2{［Re(f3)-Re(f2)］［Im(f2)-Im(f3)］-1-［Re(f1)-Re(f3)］［Im(f3)-Im(f1)］-1}(7) 根据圆心a＋jb和(fi)即可进一步得出其他参数．从EIT图像重构的角度考虑，若要准确确定待测物体内部的复阻抗分布，需对测量数据进行静态成像重构，这对测量系统硬件和重构算法的要求都很高，因此需做变通处理. 如Fig 1所示，圆周上四点O，A， B， C，如已知以其中某一点O