[发明专利]一种电阻抗断层成像系统及其电极屏蔽方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种屏蔽方法，具体地说，是涉及一种应用于电阻抗断层成像系统中的电极的屏蔽方法。

背景技术

    电阻抗断层成像系统简称EIT系统，是近20年发展起来的新一代医学成像技术，它具有无损伤、功能成像和医学图像监护等突出优势。EIT系统通过体表电极注入微小电流，同时测量其它电极上的电压相应信号，通过求解拉普拉斯方程的逆问题重建测量目标的电导率分布或其变化的图像。与CT、MRI等核医学成像技术相比，EIT具有无损无害、成本低、体积小、安全、操作简单、对早期癌灶敏感等优点，医生和病人容易接受。

    由于其所获得的独立有效数据的数量低于CT、MRI系统2个数量级，故EIT的成像精度相对不高。EIT成像是一个严重病态的逆问题求解过程，在重建算法上，EIT采用的是软场分析，其数据处理和图像重建算法中假设及边界条件多，算法对数据收敛性要求高。因此无论采取何种数据采集模式，EIT成像的图像质量都依赖于所采集到的数据精度。电极作为EIT设备的传感元件，包含电极线和电极片，它位于高灵敏检测系统的最前端，在电极上经常会发生干扰、噪声、伪差、接触阻抗、极化电压、电容效应等，都会被当做有用信号被后续电路放大、处理，参数信号处理，从而影响图像重构的效果。目前为了提高电极的抗干扰能力，通常做法是采用带屏蔽层的电极，即电极线带屏蔽层。

    现有技术中，为了实现电极屏蔽，通常是让电极线屏蔽层接地。但是如果直接将电极线屏蔽层接地又会带来对地电容效应，相当于电极线和地之间串联了一个很小的电容。系统是通过电极来输入输出信号的，当工作频率低的时候，容抗很高，不会影响系统输入输出阻抗，但当频率很高的时候，容抗很小，就会严重影响系统输入输出阻抗，进而影响各电极通道上的信号幅度，造成数据精度降低，图像重建不成功。随着电极线的长度增加，电容值会增加，以上描述的现象会越明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电阻抗断层成像系统及其电极屏蔽方法，解决现有技术中存在的当工作频率很高时容抗过小、电极线长度增加电容值会增加等会影响电极通道上的信号幅度的问题，在保证信号传输的前提下，提高电极屏蔽的效率，降低系统开发与使用成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电阻抗断层成像系统，包括主控设备，分别与该主控设备连接的图像处理与显示装置、信号调理与AD转换电路、开关系统、屏蔽驱动电路和激励源产生电路，以及分别与该开关系统和屏蔽驱动电路连接的屏蔽电极，且该开关系统还分别与信号调理与AD转换电路、屏蔽驱动电路和激励源产生电路连接。

进一步地，所述屏蔽驱动电路包括两个复合开关，以及连接于每一个复合开关的输入端的控制排线和运算放大器，和分别置于该运算放大器的同相输入端和输出端的电阻；同时，每一个复合开关至少配置有两个输出端。所述复合开关为模拟集成开关或机械开关，或者采用分立的三极管或者MOS管组合而成。

再进一步地，所述屏蔽电极至少为一个，且每一个屏蔽电极均包括线芯，和包裹于该线芯外表面的屏蔽层；所述线芯与开关系统的信号线相连，而屏蔽层则与屏蔽驱动电路相连。

以上述硬件系统为基础，本发明提供了一种电阻抗断层成像系统的电极屏蔽方法，包括以下步骤：

（1）选用由线芯外表面包裹屏蔽层的屏蔽电极，并根据屏蔽电极的数量，确定复合开关的数量，再以复合开关为基础，组建屏蔽驱动电路；

（2）使用主控设备、图像处理与显示装置、信号调理与AD转换电路、开关系统、屏蔽驱动电路、激励源产生电路和屏蔽电极组建成电阻抗断层成像系统，其中，屏蔽电极的线芯与开关系统连接，屏蔽层与屏蔽驱动电路连接；

（3）运行电阻抗断层成像系统，使屏蔽驱动电路产生电极屏蔽层信号，该电极屏蔽层信号传输至屏蔽电极的屏蔽层，抵抑屏蔽电极受到的干扰信号，使线芯中信号与屏蔽层一致，从而消除屏蔽层与线芯之间的耦合电容。

进一步地，所述步骤（1）的具体方法包括：

（1a）按照屏蔽电极与复合开关一一对应的方式确定复合开关的数量；

（1b）每一个复合开关的输出端均通过输出端口连接一个屏蔽电极的屏蔽层，而在复合开关的输入端则连接一个运算放大器，同时配置运算放大器的辅助电路；

（1c）利用控制排线连接复合开关与主控设备，最终形成屏蔽驱动电路。

再进一步地，为了降低成本，所述屏蔽驱动电路中运算放大器的数量为两个。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：