電磁層析成像生物信息耦合測試.pdf

1、當(dāng)今世界，健康問題已成為國際社會關(guān)注的熱點問題。對疾病預(yù)防與治療的需求，促進了生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，醫(yī)學(xué)檢查與監(jiān)測系統(tǒng)向著形態(tài)與功能相結(jié)合的方向發(fā)展成為必然趨勢。醫(yī)學(xué)電磁成像作為一種無創(chuàng)的影像技術(shù)，可實現(xiàn)功能性成像。由于電磁成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本低廉，且無需使用核素或射線等對人體有副作用的放射源，適用于患者的長期醫(yī)學(xué)影像監(jiān)護或大范圍的醫(yī)療普查。
　　作為一種基于電學(xué)敏感原理的過層析成像技術(shù)，電磁層析成像雖然起步稍晚，但

2、由于該技術(shù)的明顯優(yōu)勢，受到了國內(nèi)外工業(yè)過程和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。已有的相關(guān)研究工作主要集中在對截面分布式電磁感應(yīng)的測試機理；面向不同應(yīng)用對象的測試系統(tǒng)實現(xiàn)；基于不同方法的測試數(shù)據(jù)處理和圖像重建等問題的研究。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中，由于被測對象的性質(zhì)與工業(yè)過程有較大的差別，決定了該技術(shù)的測試機理和要求、測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能、測試信息的處理和表征等方面，均需要根據(jù)具體的被測對象進行深入的討論和分析。
　　論文研究工作從完善生物醫(yī)學(xué)

3、電磁層析成像技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究出發(fā)，結(jié)合先進的數(shù)值模擬技術(shù)、現(xiàn)代信號分析與處理方法及新型電子電路設(shè)計技術(shù)等，對電磁層析成像生物信息的耦合測試機理、測試方法、測試系統(tǒng)、測試信號分析等方面開展深入研究，主要完成的研究工作包括：
　?。?）對影響電磁層析成像敏感場分布的因素進行分析，并對傳感器結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。基于有限元分析的方法，針對電磁層析成像的激勵信號頻率、激勵策略、被測空間介質(zhì)分布等因素，通過采用數(shù)值仿真與靈敏度矩陣計算相結(jié)合的方法

4、進行綜合對比，得到：較高的激勵頻率可增強系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，但會在一定程度上增加檢測誤差；對比三種激勵模式檢測結(jié)果，由于單一激勵模式的硬件結(jié)構(gòu)簡單，更易于實現(xiàn)，可視為最優(yōu)激勵策略?；谥苯酉辔粰z測法得知，被測區(qū)域內(nèi)的電導(dǎo)率分布與相位輸出間具有近似的線性關(guān)系?；诰€圈的阻抗分析結(jié)果，對傳感器陣列的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，使其敏感頻率響應(yīng)區(qū)間與系統(tǒng)施加的激勵信號頻率間能夠有效匹配，改善系統(tǒng)的測試效果。
　?。?）搭建一套可用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域測試的

5、八通道電磁層析成像系統(tǒng)。在系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過對系統(tǒng)連接方式的設(shè)計，可使系統(tǒng)既滿足普通線圈結(jié)構(gòu)傳感器又可滿足平衡線圈結(jié)構(gòu)傳感器的測試需要，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性，擴展了系統(tǒng)的應(yīng)用空間；利用高速數(shù)據(jù)采集板卡，對高頻信號直接進行采集，在滿足了系統(tǒng)功能實現(xiàn)的同時，簡化了硬件電路設(shè)計的復(fù)雜性，縮短了系統(tǒng)的設(shè)計周期；并實現(xiàn)了測試信號的在線和離線處理、監(jiān)測及圖像重建等功能。通過實驗測試，該系統(tǒng)平臺可滿足實驗測試的要求。
　?。?）對被測

6、物體內(nèi)含有源信號情況下，電磁層析成像系統(tǒng)的響應(yīng)進行分析?；跀?shù)值仿真與實驗驗證相結(jié)合的方式，以腦電信號為例，針對內(nèi)源信號與外加激勵信號相互耦合時，對系統(tǒng)測試結(jié)果產(chǎn)生的影響進行分析、討論。得到：當(dāng)存在內(nèi)源信號與外加激勵信號耦合時，數(shù)值仿真數(shù)據(jù)圖像重建結(jié)果顯示，重建的目標(biāo)物體位置相比實際的被測物體位置出現(xiàn)明顯的偏移；相應(yīng)的實驗結(jié)果也證明了內(nèi)源信號對電磁測試結(jié)果會造成直接的影響，且不應(yīng)被忽視。
　?。?）利用獨立成分分析方法實現(xiàn)耦合測試