基于电阻抗成像的肺功能数据采集系统
电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography,EIT)是医学影
像领域中的一种新技术,其基本原理是通过电极向生物体施加一定频
率的安全电流,测得目标区域的边界电压,借助相应的图像重构算法
得到生物体的阻抗分布。

EIT将生物体组织或器官的阻抗分布作为成像目标,提取与生理和病理相关的生物医学信息,具有无侵入、无辐射、成本低廉等优势。

目前,EIT技术在医学上主要用于脑、心脏、呼吸
系统的疾病诊断和研究。

本课题作为预研性的课题,主要围绕电阻抗
成像技术在肺部阻抗发生变化的情况进行研究,主要研究工作和结果
如下:(1)对生物医学电阻抗成像技术进行了理论研究,包括生物体组
织的电特性及物理模型的建立,EIT数据采集系统的构成,图像重构中的正问题和逆问题研究;(2)完成了应用于肺功能成像的EIT数据采
集系统的设计,包括电路设计与仿真、硬件电路搭建与测试;搭建16
电极的圆形盐水槽实验模型以及基于MATLAB的正问题和逆问题分析
与求解;(3)针对EIT系统设计中存在的问题,设计了基于ARM和
DDS(直接数字频率合成)技术的高精度信号发生器,采用第二代电流
反馈放大器设计压控电流源,提高了激励信号的精度和稳定性,应用
正交序列解调提取与阻抗相关的信息;(4)采用Tikhonov正则化和先
验Laplace两种算法实现了图像重构,得到了阻抗分布图像,验证了
系统方案的可行性。