[发明专利]一种电阻抗成像电极物理模型装置

说明书

本发明涉及一种电阻抗成像电极物理模型装置，由激励电流源，钛合金电极物理模型，信号采集处理单元，FPGA处理器以及PC机组成；所述激励电流源生成频率可以控制，幅值大小可以调节的正弦电流信号，并向钛合金电极物理模型注入激励电流，所述钛合金电极物理模型通过FPGA处理器控制驱动，并进行敏感电压信号测量，所获得的敏感电压信号输入至信号采集处理单元进行合理放大、滤波、解调以及AD模数转换处理，并将AD模数转换后得到的电压数据通过串口通信发送至PC机上。本发明不仅可以减轻电极物理模型制作的复杂度，同时能够采集更多的电压数据信息，能够更加准确地反应待测对象内部的阻抗分布情况。

技术领域

本发明公开了一种电阻抗成像电极物理模型装置，属于医学检测设备的技术领域。

背景技术

电阻抗成像技术（Electrical Impedance Tomography，EIT）是当今生物病理检测与临床医学重大研究课题，主要依据电导率在生物组织内部的分布情况，利用生物组织电阻抗绝对数值或差分数值进行目标成像的一种新型的医学成像手段。它是继形态成像、结构成像之后，于近40年才出现的新一代医学成像技术，具有功能成像、无损伤和医学图像监护三大突出优势，是一种理想的、具有诱人应用前景的生物信息检测与成像手段。

在EIT技术问世之前，传统成像技术在早期临床医疗诊断方面发挥着举足轻重的作用，技术手段主要包括X光、CT等。随着当今电阻抗成像技术的不断深入发展，EIT技术不仅可以实现传统成像技术手段所无法实现的功能，并且具有无创伤、无辐射、低成本等特点，因此EIT技术的研究一直以来都是全球关注的热点。对于我国这样一个人口众多的发展中国家而言，EIT技术的深入研究与不断发展具有更加深远的意义。

目前，在国际上美国、英国、德国、法国、瑞典、印度、韩国等三十多个科研小组都在进行EIT技术的研究工作，成功实现了EIT技术由实验室阶段转向临床应用检测阶段，并对EIT技术硬件系统功能多样性进行了相关研究，同时也优化改进了EIT图像重构算法，使得算法重构后的图像包含更多的生理信息以及更能准确地反应生物组织内部的阻抗变化分布情况。

在国内，EIT技术起步相对较晚，直到20世纪90年代中期才开始进行电阻抗成像算法以及硬件系统相关方面的研究，但由于EIT技术具有良好的发展前景以及宽广的用途，目前已经有10多所大学的课题研究小组进行EIT技术方面的主要包括：天津大学、河北工业大学、重庆大学、第四军医大学以及天津科技大学等。

目前EIT技术仍然存在许多技术上的难点问题，主要有以下几个方面：

（1）EIT成像算法病态性问题；

（2）电压数据量与电极数目矛盾问题；

（3）激励电流源输出阻抗无穷大问题；

（4）高复杂度EIT硬件系统精度问题。

在先申请“一种基于FPGA的多频电阻抗成像装置”201710450277.8中，电阻抗成像装置中电极片的材质为不锈钢，其耐腐蚀性、材质强度以及导电性能均存在缺陷，考虑到EIT系统未来发展会越来越多地应用在医疗、化工等方面的检测问题上，因此钛合金材料会更加符合未来EIT技术越来越广的应用需求。其次，电极物理模型装置边缘处安装的电极片，其位置固定不变，且电极片与电极片之间存在着一定的距离，对于电极片之间的区域部分，暂没有进行有效地利用。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种电阻抗成像电机物理模型装置，不仅可以减轻电极物理模型制作的复杂度，同时能够采集更多的电压数据信息，能够更加准确地反应待测对象内部的阻抗分布情况。

为了达到以上目的，本发明提供了一种电阻抗成像电极物理模型装置，由激励电流源（1），钛合金电极物理模型（2），信号采集处理单元（3），FPGA处理器（4）以及PC机（5）组成；