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《上海大学》 2004年
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医学电阻抗成像研究

彭源  
【摘要】:电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography-EIT)是根据生物体内不同组织以及组织在不同功能状态下具有不同电阻抗的原理,通过在生物体表面注入安全电流(电压),测量表面电压(电流),重建生物体内部的电阻抗分布,从而反映体内结构及组织器官功能的新颖医学成像技术。由于电阻抗成像是一种功能成像,而且对人体无害、使用方便且设备低廉,成为近来医学研究热点。 EIT图像重建是一个严重病态的非线性逆问题,克服EIT图像的病态性是EIT技术的关键和难点,也是本课题的研究重点。本文主要由三个部分组成:首先,简述EIT成像原理和数理模型,深入分析了重建图像的病态性;其次,从有限元剖分模型和成像算法两个方面着手研究,提出有效遏制图像重建过程病态性的方法;最后简要介绍本课题组设计研制的基于32电极的EIT成像系统,其中本人负责计算机与数据采集系统之间的接口设计以及成像算法的实现。 论文的主要成果包括: 一、基于小波分析的有限元网格自适应剖分算法 EIT正问题求解是EIT图像重建的前提和基础,有限元网格剖分是EIT正问题求解常用方法。传统静态EIT图像重建往往采用大规模的有限元剖分模型,该模型在成像之初确定,在迭代成像过程中保持不变。实际上,初次剖分产生的模型可能并不适于问题,由此引起的误差在整个求解过程中都无法消除,反而随着迭代过程的进行不断扩散,造成不良的成像结果或导致算法发散。同时,由于有限元剖分规模很大,使求解计算量庞大,病态性严重。为了降低有限元剖分规模,遏制重建过程病态性,同时保证重建图像的精度和分辨率,本文第三章在分析有限元剖分对图像重建的影响基础上,对EIT静态成像提出了基于小波分析的有限元网格自适应细分算法。该方法先采用均匀粗网格将分析区域离散化,而后在迭代成像过程中根据成像中间结果的小波变换极值,选择局部区域进行网格细分,在非均匀网格模型上重建图像,有针对性地提高了图像分辨率。实验证明该算法减小了有限元剖分规模,降低了重建过程的病态性,明显提高了成像质量和成像效率。 二、基于L-曲线理论的Tikhonov正则化参数选取方法 EIT图像重建是病态逆问题,常用正则化处理遏制重建过程的病态性。本文第四章针对动态成像提出了基于L-曲线理论的Tikhonov正则化参数确定方法。
【学位授予单位】:上海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:R318.0

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 袁恒;三维标测技术中的定位电场仿真及实验研究[D];郑州大学;2010年
2 宋光;高精度电阻抗断层成像硬件检测系统研究[D];北京协和医学院;2011年
3 胡小波;基于旋转电极法的乳腺电阻抗断层成像[D];郑州大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 秦明新,董秀珍,尤富生,史学涛,付峰,汤孟兴,刘锐岗;用于肺功能检测的生物电阻抗断层成像系统(英文)[J];CT理论与应用研究;2000年S1期
2 董秀珍,秦明新,汤孟兴,史学涛,尤富生,刘锐岗;电阻抗断层成像系统及重构算法[J];第四军医大学学报;1999年03期
3 董秀珍,秦明新,付峰,汤梦兴,尤福生,史学涛;生物电阻抗断层成像技术的研究进展[J];第四军医大学学报;1999年03期
4 杜岩,程吉宽,柳重堪;用组合变尺度法求解电阻抗成像问题[J];中国生物医学工程学报;1997年02期
【共引文献】
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3 张宪标;汪沨;乐孟常;戴涛;;采用PIC法SF_6/N_2混合气体中绝缘子沿面放电特性仿真[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
4 何正嘉;訾艳阳;陈雪峰;王晓冬;;内积变换原理与机械故障诊断[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
5 段培超;;基于小波变换和CB形态学的航空图像边缘检测[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
6 林梓;宋鹏;;基于小波变换的1/f类分形信号的噪声抑制[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
7 刘东辉;孙晓云;孙会琴;郭立炜;;一种有效去除测量噪声的新方法[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
8 王海滨;董秀珍;漆家学;;用于人体胸腔阻抗血流图研究的三维有限元程序设计[A];信息科学与微电子技术:中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
9 邹博文;李静波;王国华;;基于小波分析的电喷汽油机失火诊断研究[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
10 吴铁洲;周杨;柏祎山;黄圣超;;下一代光网络动态带宽分配策略[A];湖北省电工技术学会、武汉电工技术学会2008年学术年会暨理事会换届大会论文集[C];2008年
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1 邹玮;荧光分子断层图像的重建技术研究[D];苏州大学;2010年
2 张峰;输电线路行波故障测距优化算法研究[D];山东大学;2010年
3 韩书谟;1100kV GIS中SF6断路器关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
4 赵鹏;离心泵振动故障诊断方法研究及系统实现[D];华北电力大学(北京);2011年
5 程远雄;永磁同步直线电机推力波动的优化设计研究[D];华中科技大学;2011年
6 刘劲;基于X射线脉冲星的航天器自主导航方法研究[D];华中科技大学;2011年
7 李鹏辉;基于图像处理技术和小波方法的结构损伤识别[D];华中科技大学;2011年
8 彭俊;黄河水沙变化过程及其三角洲沉积环境演变[D];华东师范大学;2011年
9 唐懿文;计算机视频泄漏信号监测平台研究[D];华东师范大学;2011年
10 徐晓东;基于CCSDS IDC星载图像压缩算法的FPGA实现技术[D];山东大学;2011年
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1 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
2 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 吴国曾;实时信号小波分析中边界处理方法及应用[D];郑州大学;2010年
4 袁恒;三维标测技术中的定位电场仿真及实验研究[D];郑州大学;2010年
5 解保忠;计算机在矽肺病早期诊断及预测中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 朱明;基于信息熵的导航传感器故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 杨维洲;基于数学形态学和亚像素提取的图像检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 叶东华;基于全景视觉的图像配准方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 李建军;基于电力系统的电能质量检测与分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 马稳;基于支持向量机的模拟电路故障诊断研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程吉宽,孙进平,杜岩,柳重堪;电阻抗成像技术的原理及其发展[J];北京航空航天大学学报;1998年02期
2 杜岩,柳重堪,程吉宽;电阻抗成像的加权 Newton-Raphson 算法[J];北京航空航天大学学报;1998年02期
3 秦明新,董秀珍,尤富生,史学涛,付峰,汤孟兴,刘锐岗;用于肺功能检测的生物电阻抗断层成像系统(英文)[J];CT理论与应用研究;2000年S1期
4 赵利辉;;基于磁传感器的三维定位及重建的实现原理研究[J];电脑开发与应用;2007年06期
5 史学涛,董秀珍,秦明新,尤富生,汤孟兴,刘锐岗;用于电阻抗断层成像的多频波形发生器的设计[J];第四军医大学学报;1998年S1期
6 尤富生,董秀珍,秦明新,史学涛,汤孟兴,刘锐岗;一个32电极电阻抗断层成像硬件系统[J];第四军医大学学报;1998年S1期
7 董秀珍,秦明新,汤孟兴,史学涛,尤富生,刘锐岗;电阻抗断层成像系统及重构算法[J];第四军医大学学报;1999年03期
8 董秀珍,秦明新,付峰,汤梦兴,尤福生,史学涛;生物电阻抗断层成像技术的研究进展[J];第四军医大学学报;1999年03期
9 向海燕,董秀珍,秦明新,尤富生,史学涛,付峰,刘锐岗,马建英;感应电流EIT中激励线圈的设计[J];第四军医大学学报;2002年06期
10 刘延勇,董秀珍,尤富生,史学涛,季振宇;两种基于直接数字合成技术的阻抗激励源的对比研究[J];第四军医大学学报;2005年17期
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1 付峰;生物组织复电阻抗频谱测量及电阻抗断层成像系统的研究[D];第四军医大学;1999年
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1 王小青;基于低频电场方式实现心腔内三维定位导航及心内膜重构的基础研究[D];苏州大学;2007年
2 吴珍峰;心内膜三维重建及系统导航定位精度的基础研究[D];苏州大学;2008年
3 汪磊;EIT乳腺检测硬件系统研究[D];中国协和医科大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 柳重堪,杜岩,李久平;实现电阻抗层析成象的交错算法[J];电子学报;1995年07期
2 宫莲,黄平,刘茵;一种有效的电阻抗成像的图像重建算法[J];中国生物医学工程学报;1991年03期
【相似文献】
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1 范文茹;王化祥;马雪翠;;基于先验信息的肺部电阻抗成像算法[J];中国生物医学工程学报;2009年05期
2 王聪;董秀珍;史学涛;帅万均;杨润楠;尤富生;;基于电阻抗成像的均质头模型研究[J];航天医学与医学工程;2007年01期
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4 朱学明,王化祥,何世钧,南国芳;基于RBF网络和遗传算法的电阻抗图像重建算法[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2002年06期
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8 宋红芳;张庆明;刘志成;;基于CT图像的人体股骨上段有限元模型的建立[J];医疗设备信息;2006年12期
9 钱波;潘昌杰;钱农;王一波;;多排CT输尿管重建诊断输尿管结石的价值[J];实用医技杂志;2007年07期
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1 郭海峰;杨康;;求解光学CT图像重建问题的最佳摄动量法[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(下)[C];2001年
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4 李龙生;苏明旭;蔡小舒;董学金;宋延勇;;颗粒超声层析成像的散射特征分析[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
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4 李冰;三维电阻抗成像数值算法和技术基础研究[D];重庆大学;2012年
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7 王妍;电阻抗断层成像电极系统性能与评价方法研究[D];中国协和医科大学;2009年
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9 马晨欣;CT图像重建关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
10 陈晓艳;肺功能电阻抗成像技术研究[D];天津大学;2009年
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1 周健;电阻抗断层成像与应用[D];西安电子科技大学;2007年
2 王淑荣;电容层析成像中最优化算法的研究与应用[D];华北电力大学(北京);2010年
3 公伟;变密度随机采样的并行磁共振成像方法的研究[D];青岛大学;2010年
4 郝丽玲;经络研究中的磁探测电阻抗成像[D];天津大学;2010年
5 张亚利;提高ECT系统性能的方法研究[D];沈阳工业大学;2004年
6 景越峰;基于CCG的闪光照相图像重建研究[D];中国工程物理研究院;2005年
7 朱翚;利用MATLAB进行图像重建的算法研究[D];苏州大学;2003年
8 李经宇;基于磁声耦合效应的电导率图像重建研究[D];中国协和医科大学;2010年
9 朱建;红外图像超分辨率重建的仿真研究[D];南京理工大学;2005年
10 李化欣;单目标优化图像重建算法的研究[D];中北大学;2006年
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