基于物理模型的医学电阻抗成像关键技术研究-生物医学工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 分类号： 密级： U D C ： 编号： 工学硕士学位论文 基于物理模型的医学电阻抗成像 关键技术研究 硕士研究生 ：张明月 指 导 教 师 ：李 金 教授 学 位 级 别 ：工学硕士 学科、专业 ：生物医学工程 所 在 单 位 ：自动化学院 论文提交日期 ：2014 年 3 月 论文答辩日期 ：2014 年 3 月 学位授予单位 ：哈尔滨工程大学 万方数据 万方数据 Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M. Eng Key Technologies Research of Medical Electrical ImpedanceTomography Based on Physical Model Candidate: Zhang ming yue Supervisor: Prof. Li Jin Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Biomedical Engineering Date of Submission: Mar. 2014 Date of Oral Examination: Mar. 2014 University: Harbin Engineering University 万方数据 万方数据 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位12个月后 □解密后）由哈尔滨工程 大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 基于物 基于物理模型的医学电阻抗成像关键技术研究 哈尔 哈尔滨工程大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 电阻抗成像技术（Electrical Impedance Tomography，EIT）融合了计算机技术、电 子信息技术和图形图像处理技术。EIT 最大的优点，同样也是大多数医学影像设备难以 匹及的便是无辐射、无损伤，因此，EIT 逐渐得到了国内外各研究小组的高度关注。 论文基于模块化的思想进行 EIT 系统的设计，包括多频恒流源模块、激励与测量通 道控制模块、信号处理模块、数据传输模块等。多频恒流源具有交互性，具有频率值输 入控制与实时显示功能。对多频恒流源模块进行了电压控制电流源（Voltage Controlled Current Source，VCCS）输出阻抗测试、5 阶巴特沃斯低通滤波器幅频特性测试、频率 误差测试等。信号处理模块包括前置程控差动放大、信号解调电路以及程控滤波等。在 前置差动放大电路的设计中，采用技术更为先进、性能更加优良的的 PGA281 放大器， 通过拨码开关进行增益调节控制。数据传输模块主要包括电源、A/D 保护及校正、串口 传输等。选用 CJ431 芯片来产生两路基准电压，用于 A/D 的增益及偏移误差校正。利用 TMS320F2812 型号 DSP 完成 A/D 转换、数据传输等功能。数据处理与传输软件包括上 位机与下位机两部分。上位机部分能够完成数据的接收与保存，以提供给后期图像重建。 下位机部分主要包括 A/D 转换及校正、数据传输、激励与测量通道控制、滤波控制等。 A/D 转换经过软、硬件校正之后，转换精度得到了明显的提升，转换精度误差在 1.3% 以下。改进的牛顿-拉弗森（Newton – Raphson，NR）算法用于图像重建工作，降低了 计算量，提高了图像重建速度。对 EIT 系统进行了通道一致性测量，然后对阻抗随扰动 的变化情况进行了数据提取与分析，进行了基于物理模型的断层图像重建实验，并通过 位