乳腺三维电阻抗成像硬件系统的初步设计

发布时间：2017-10-12 09:29

  本文关键词：乳腺三维电阻抗成像硬件系统的初步设计

  更多相关文章： 三维电阻抗成像 电极阵列 乳腺检测 激励测量选通 数字正交解调

【摘要】：随着现有的先进医学影像技术的发展,其中包括超声成像、断层扫描成像(CT)和核磁共振成像等,电阻抗成像技术也不断受到国内外学术界广泛关注,在肠胃与食管功能成像、肺功能成像、心脏功能成像以及肿瘤检测等方面有着深入的临床研究。电阻抗断层成像能够在相关组织或器官发生功能性病变的时候,就能够提取出病变组织或器官与正常组织和器官之间的电特性差别,对于相关疾病的普查、预防和早期治疗具有重要意义。 而近年来,受环境污染、生活方式、饮食习惯、工作压力等因素影响,乳腺疾病的发生率呈上升趋势。乳腺癌已经排在女性恶性肿瘤发病率第一位,其预防、诊断和治疗方法都值得关注。三维电阻抗断层成像技术不仅应用到肺部、心脏和胃部疾病诊断等方面,而且应用到乳腺肿瘤检测中。而对于乳腺部位的检测,只需要研究皮肤下浅层区域的电导率分布,多层闭合电极结构已经不适用,因此我们设计一种新型的由163个电极排列而成的平面圆盘电极系统。 本论文在研究国内外三维EIT研究现状和临床应用进展的基础上,利用实验室已有的数字化EIT研究平台,设计了一个初步实现乳腺检测的三维电阻抗成像系统,具体工作如下： 1、旨在实现乳腺三维成像这一研究目标,基于现有的实验平台和设计方法,设计了实验平台的结构框图,并规划各主要模块的功能。 2、在原有的数字EIT系统的基础上,针对乳腺部位的检测,设计一种新型的电极系统。该电极系统由163个电极排列而成,各个电极都垂直于电极盘并形成一个平面阵列,电极阵列按等边三角形拓扑排列,每个电极周围等角等距离分布着6个相同电极(圆盘中心电极以及边缘若干电极除外)。背电极结构为复合电极,由两个同心圆构成。本文的系统采用四电极法测量,每次激励时电流从电极阵列的一个电极流入,背电极流出,测量电极阵列其他每个电极与内圆的电压。 3、针对测量模式,设计了激励测量选通模块,该模块由24片8选1的ADG608和2片32选1的ADG732共同组成。24片ADG608是激励测量选通共用,它们分别与两片ADG732连接,一片ADG732用于激励选通,另一片ADG732用于测量选通。 4、采用FPGA作为中央控制单元,还设计了激励源模块、信号处理模块、解调模块以及USB数据传输。 最后对研究工作进行了总结,并对今后进一步研究提出了建议。
【关键词】：三维电阻抗成像 电极阵列 乳腺检测 激励测量选通 数字正交解调
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R310
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 电阻抗断层成像10-11
• 1.2 生物组织的电特性11-12
• 1.3 电阻抗断层成像技术的发展现状12-17
• 1.3.1 EIT的研究现状12-13
• 1.3.2 临床应用的进展13-16
• 1.3.3 成像方式16-17
• 1.4 本论文的研究目的和研究意义17-18
• 1.5 本论文的研究内容及组织结构18-20
• 第二章 三维电阻抗断层成像技术20-30
• 2.1 基本原理简介20-21
• 2.2 正问题和逆问题21-22
• 2.3 几种成像模型和算法22-27
• 2.3.1 全电极模型23-24
• 2.3.2 Gap 模型24
• 2.3.3 三维各向异性成像算法24-26
• 2.3.4 3D反投影重建26-27
• 2.4 三维电阻抗成像激励测量模式和评价方法27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 三维EIT硬件系统设计30-53
• 3.1 系统整体设计结构30
• 3.2 中央控制单元30-32
• 3.3 DDS恒流源模块设计32-36
• 3.3.1 正弦信号发生器32-33
• 3.3.2 DDS主要技术指标33-34
• 3.3.3 压控电流源34-35
• 3.3.4 恒流源性能指标35-36
• 3.4 电极阵列36-39
• 3.4.1 电极的选取36-37
• 3.4.2 实验电极的设计37-39
• 3.5 激励测量选通设计39-42
• 3.6 信号处理电路42-52
• 3.6.1 前置放大电路设计43-46
• 3.6.2 A/D 转换46-48
• 3.6.3 数据解调48-51
• 3.6.4 数据传输51-52
• 3.7 本章小结52-53
• 第四章 总结与展望53-54
• 参考文献54-58
• 参加的研究课题和发表的论文58-59
• 致谢59-60
• 综述60-67
• 参考文献66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 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

2 李冰;何为;何传红;徐征;张占龙;;三维电阻抗成像系统激励模式仿真分析[J];重庆大学学报;2012年02期

3 李久平;;基于等参元的三维电阻抗成像的数值模拟和分析[J];工程数学学报;2006年06期

4 宫莲,张克潜;用三维各向异性电阻抗成像作人脑活动的研究[J];清华大学学报(自然科学版);1999年05期

5 李正;董秀珍;尤富生;赵大庆;林新;张国鹏;郑万松;;电阻抗成像监护家兔腹内出血的实验研究[J];生物医学工程与临床;2006年01期

6 张伟;张鸿毅;保庭毅;尤富生;帅万钧;付峰;董秀珍;;小猪腹腔内出血模型及电阻抗成像监护的初步研究[J];生物医学工程学杂志;2009年01期

7 杨彬;党瑞荣;杨灏;;一种高精度波形发生器的设计及实现[J];石油仪器;2007年01期

8 王化祥;黄文瑞;范文茹;;三维电阻抗成像的测量模式[J];天津大学学报;2012年08期

9 韦军;汪磊;王妍;沙洪;任超世;;不同激励模式对乳腺电阻抗断层成像检测系统的影响评价[J];中国组织工程研究与临床康复;2007年48期

10 胡小波;陈香才;;一种乳腺电阻抗断层成像模型的建立[J];中国医学物理学杂志;2007年02期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 王宏斌;广义反投影方法在三维电阻抗成像中的研究及实现[D];河北工业大学;2011年

2 徐桂芝;基于EIT技术的脑内电特性与功能成像研究[D];河北工业大学;2002年

3 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

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 许燕斌;基于USB技术的电阻层析成像系统通讯方法的研究[D];天津大学;2004年

2 刘斌;开放式电阻抗断层成像的测量系统设计与研究[D];重庆大学;2009年

，

本文编号：1017943