生物阻抗電磁層析成像系統(tǒng)研究.pdf

1、電磁層析成像技術(shù)(Electromagnetic Tomography,簡稱EMT)是一種基于電磁感應(yīng)原理的新型過程層析成像技術(shù)。通過向分布在物場邊界的激勵線圈注入交變電流產(chǎn)生磁場,在被測物體內(nèi)部激發(fā)感應(yīng)磁場,利用檢測線圈獲取磁場在邊界的感應(yīng)電壓信號,進(jìn)而獲得物場空間的導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率的分布信息。電磁層析成像除了具有非接觸、低成本、無害等特點,相較于一般的電阻抗層析成像技術(shù)(Electrical Impedance Tomography,

2、簡稱EIT),EMT在成像區(qū)域中心有較高的敏感性。對于被高電阻物質(zhì)包圍的被測對象,磁場可以比較容易的耦合進(jìn)入并在被測對象內(nèi)產(chǎn)生渦流,這在對生物深層組織的研究中具有重要的意義。
　　課題在系統(tǒng)地總結(jié)生物電阻抗成像技術(shù)及電磁層析成像技術(shù)的研究現(xiàn)狀與存在不足的基礎(chǔ)上,針對目前EMT系統(tǒng)工作頻率較低,無法用于低電導(dǎo)率的生物組織電阻抗成像問題,設(shè)計了一套工作頻率在500KHz——10MHz的雙通道電磁層析成像系統(tǒng),主要研究內(nèi)容如下:

3、　　1.系統(tǒng)利用屏蔽線繞制了具有平衡線圈結(jié)構(gòu)的傳感器。屏蔽層采用單點接地,避免線圈內(nèi)芯的磁感應(yīng)電流受到外界的干擾,簡化了EMT系統(tǒng)的屏蔽裝置;傳感器的平衡線圈結(jié)構(gòu),能有效的消除激勵線圈與檢測線圈的容性耦合,提高系統(tǒng)檢測信號的靈敏度。
　　2.針對高頻信號容易受到干擾、產(chǎn)生相位偏移的特點,檢測通道采用二階主動反饋測量電路,能夠使由運算放大器構(gòu)成的檢測放大單元,相位測量精度達(dá)到0.031°,可有效地消除相位誤差。
　　3.利用N

4、I PXI-5105板卡構(gòu)建對高頻信號的高速采集系統(tǒng),簡化了硬件電路設(shè)計的復(fù)雜性;運用LabVIEW測試組態(tài)軟件設(shè)計、實現(xiàn)對信號進(jìn)行在線處理和監(jiān)測的應(yīng)用程序;并應(yīng)用Matlab軟件設(shè)計數(shù)字正交解調(diào)算法,對采集到的離散信號進(jìn)行解調(diào),得到檢測信號的幅值和相位信息。
　　4.在完成系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上,以不同電導(dǎo)率鹽溶液為實驗被測對象,對被測電導(dǎo)率與檢測信號幅值和相位的關(guān)系進(jìn)行了分析;討論了檢測信號相位差與激勵頻率、被測對象的空間位置和不同