胃動(dòng)力阻抗斷層成像的空間模型與算法研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-08 17:22
胃動(dòng)力異常是胃腸疾病的最重要源頭之一,但是由于人們關(guān)于胃動(dòng)力異常的病理生理機(jī)制的認(rèn)識(shí)還不夠深入,并且缺少可以全面反映胃動(dòng)力功能的檢測(cè)方法,目前有關(guān)胃腸疾病的預(yù)防、治療不太盡如人意。本文依據(jù)人體組織的功能性變化要先于器質(zhì)性病變的特征,采用一種能用于疾病早期檢測(cè)的電阻抗成像技術(shù)(Electrical Impedance Tomography,EIT),利用該技術(shù)對(duì)胃動(dòng)力進(jìn)行功能性研究,提取胃動(dòng)力的電學(xué)特性。主要工作內(nèi)容如下:1.結(jié)合邊界條件建立EIT正問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)胃器官和腹腔的解剖學(xué)特性,建立人體上腹腔的有限元剖分模型。構(gòu)建三層電極模型,并建立三種電極激勵(lì)模型:同層相鄰電極激勵(lì)模型、同層相對(duì)電極激勵(lì)模型、跨層上下電極激勵(lì)模型,分析研究三種電極激勵(lì)模型得到的數(shù)據(jù)結(jié)果,提出兩種評(píng)價(jià)參數(shù):邊界測(cè)量電壓敏感性d、邊界測(cè)量電壓動(dòng)態(tài)范圍U。利用Comsol Multiphysics軟件平臺(tái)進(jìn)行仿真,對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析可以知道:同層電極激勵(lì)模型的邊界測(cè)量電壓的敏感性和穩(wěn)定性性能更好,而且在區(qū)分胃內(nèi)容物的效果上同層電極模型比跨層電極激勵(lì)模型更好;兩種同層電極激勵(lì)模型的結(jié)果表示,在評(píng)價(jià)敏感性方面,相...
【文章來(lái)源】:重慶郵電大學(xué)重慶市
【文章頁(yè)數(shù)】:70 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
EIT系統(tǒng)原理圖
第 2 章 胃阻抗成像正問(wèn)題描述及模型建立EIT 技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容包括兩大部分 數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)和圖像重構(gòu)軟件,,數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)從體表測(cè)量目標(biāo)組織附近的電勢(shì)信號(hào),經(jīng)數(shù)據(jù)處理后為后期抗重建算法提供數(shù)據(jù);圖像重建軟件則利用測(cè)量系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù),在驅(qū)動(dòng)和信號(hào)關(guān)系的基礎(chǔ)上,采用相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算方法,重建目標(biāo)組織的阻抗分布圖像IT 重建包括兩個(gè)問(wèn)題:正問(wèn)題(Forward Problem)和逆問(wèn)題(Inverse Problem)。求解生物模型表面的邊界測(cè)量電壓分布的問(wèn)題是 EIT 正問(wèn)題,求解的前提物模型內(nèi)部的阻抗值分布已知,邊界激勵(lì)信號(hào)也已經(jīng)確定,如圖 2.1 所示。正的求解為逆問(wèn)題求解和實(shí)際測(cè)量提供了依據(jù)。
問(wèn)題是醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用,需要求解的是人體這性不同的問(wèn)題,這種問(wèn)題難以得到解析解,解。常用的計(jì)算方法有有限元法、邊界元法剖分法(Finite Element Method, FEM),對(duì)EIT為基礎(chǔ),首先求解泛函極值問(wèn)題;再利用剖化,變?yōu)槠胀ǖ亩嘣瘮?shù)的極值問(wèn)題,最終過(guò)求解有限維方程組得到的[53]。本文研究的是單元對(duì)目標(biāo)場(chǎng)域進(jìn)行離散,四面體剖分單元以下條件:頂點(diǎn)相交;有的頂點(diǎn)具有相等的電位;元的頂點(diǎn)編號(hào)規(guī)則相同。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]生物醫(yī)學(xué)電阻抗成像技術(shù)[J]. 陳曉艷,顧鵬,常曉敏. 生命科學(xué)儀器. 2017(03)
[2]電阻抗成像算法中正則化矩陣構(gòu)造研究[J]. 常甜甜,楊超,叢偉杰. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2017(06)
[3]磁探測(cè)電阻抗成像呼吸監(jiān)測(cè)仿真研究[J]. 王慧泉,尹劍利,李光旭,馮彥博,王金海,陳瑞娟. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2017(01)
[4]基于電阻抗成像技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)肺內(nèi)出血的可行性研究[J]. 桑宇飛,代萌,田莊,史萬(wàn)宏. 中國(guó)醫(yī)療設(shè)備. 2016(12)
[5]電阻抗成像胃動(dòng)力功能檢測(cè)的初步研究[J]. 王磊,趙舒,田云杰,鄧娟,王妍,沙洪. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2016(05)
[6]三層電極電阻抗斷層成像胃排空檢測(cè)模擬實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王磊,趙舒,鄧娟,王妍,沙洪. 國(guó)際生物醫(yī)學(xué)工程雜志. 2016 (02)
[7]電阻抗斷層成像技術(shù)研究[J]. 萇飛霸,張和華,顏樂(lè)先,尹軍. 中國(guó)醫(yī)療器械雜志. 2016(01)
[8]三維電極分布對(duì)電阻抗斷層掃描成像質(zhì)量的影響研究[J]. 黃華芳,劉宏穎,褚猛麗,陳曉艷. 中國(guó)醫(yī)療設(shè)備. 2015(08)
[9]開(kāi)放式電阻抗成像激勵(lì)策略研究[J]. 范文茹,郝魁紅,許燕斌. 儀器儀表學(xué)報(bào). 2014(06)
[10]三維電阻抗成像的測(cè)量模式[J]. 王化祥,黃文瑞,范文茹. 天津大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(08)
博士論文
[1]電磁層析成像技術(shù)的研究[D]. 李柳.東北大學(xué) 2013
[2]生物電阻抗成像技術(shù)研究[D]. 范文茹.天津大學(xué) 2010
[3]電阻抗成像技術(shù)理論及應(yīng)用研究[D]. 徐管鑫.重慶大學(xué) 2004
碩士論文
[1]電阻抗成像系統(tǒng)的圖像重建算法研究[D]. 林明鋒.南京郵電大學(xué) 2014
[2]乳腺三維電阻抗成像硬件系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)[D]. 孫曉彤.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 2013
[3]開(kāi)放式電阻抗斷層成像的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D]. 劉斌.重慶大學(xué) 2009
本文編號(hào):2905406
【文章來(lái)源】:重慶郵電大學(xué)重慶市
【文章頁(yè)數(shù)】:70 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
EIT系統(tǒng)原理圖
第 2 章 胃阻抗成像正問(wèn)題描述及模型建立EIT 技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容包括兩大部分 數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)和圖像重構(gòu)軟件,,數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)從體表測(cè)量目標(biāo)組織附近的電勢(shì)信號(hào),經(jīng)數(shù)據(jù)處理后為后期抗重建算法提供數(shù)據(jù);圖像重建軟件則利用測(cè)量系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù),在驅(qū)動(dòng)和信號(hào)關(guān)系的基礎(chǔ)上,采用相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算方法,重建目標(biāo)組織的阻抗分布圖像IT 重建包括兩個(gè)問(wèn)題:正問(wèn)題(Forward Problem)和逆問(wèn)題(Inverse Problem)。求解生物模型表面的邊界測(cè)量電壓分布的問(wèn)題是 EIT 正問(wèn)題,求解的前提物模型內(nèi)部的阻抗值分布已知,邊界激勵(lì)信號(hào)也已經(jīng)確定,如圖 2.1 所示。正的求解為逆問(wèn)題求解和實(shí)際測(cè)量提供了依據(jù)。
問(wèn)題是醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用,需要求解的是人體這性不同的問(wèn)題,這種問(wèn)題難以得到解析解,解。常用的計(jì)算方法有有限元法、邊界元法剖分法(Finite Element Method, FEM),對(duì)EIT為基礎(chǔ),首先求解泛函極值問(wèn)題;再利用剖化,變?yōu)槠胀ǖ亩嘣瘮?shù)的極值問(wèn)題,最終過(guò)求解有限維方程組得到的[53]。本文研究的是單元對(duì)目標(biāo)場(chǎng)域進(jìn)行離散,四面體剖分單元以下條件:頂點(diǎn)相交;有的頂點(diǎn)具有相等的電位;元的頂點(diǎn)編號(hào)規(guī)則相同。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]生物醫(yī)學(xué)電阻抗成像技術(shù)[J]. 陳曉艷,顧鵬,常曉敏. 生命科學(xué)儀器. 2017(03)
[2]電阻抗成像算法中正則化矩陣構(gòu)造研究[J]. 常甜甜,楊超,叢偉杰. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2017(06)
[3]磁探測(cè)電阻抗成像呼吸監(jiān)測(cè)仿真研究[J]. 王慧泉,尹劍利,李光旭,馮彥博,王金海,陳瑞娟. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2017(01)
[4]基于電阻抗成像技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)肺內(nèi)出血的可行性研究[J]. 桑宇飛,代萌,田莊,史萬(wàn)宏. 中國(guó)醫(yī)療設(shè)備. 2016(12)
[5]電阻抗成像胃動(dòng)力功能檢測(cè)的初步研究[J]. 王磊,趙舒,田云杰,鄧娟,王妍,沙洪. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2016(05)
[6]三層電極電阻抗斷層成像胃排空檢測(cè)模擬實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王磊,趙舒,鄧娟,王妍,沙洪. 國(guó)際生物醫(yī)學(xué)工程雜志. 2016 (02)
[7]電阻抗斷層成像技術(shù)研究[J]. 萇飛霸,張和華,顏樂(lè)先,尹軍. 中國(guó)醫(yī)療器械雜志. 2016(01)
[8]三維電極分布對(duì)電阻抗斷層掃描成像質(zhì)量的影響研究[J]. 黃華芳,劉宏穎,褚猛麗,陳曉艷. 中國(guó)醫(yī)療設(shè)備. 2015(08)
[9]開(kāi)放式電阻抗成像激勵(lì)策略研究[J]. 范文茹,郝魁紅,許燕斌. 儀器儀表學(xué)報(bào). 2014(06)
[10]三維電阻抗成像的測(cè)量模式[J]. 王化祥,黃文瑞,范文茹. 天津大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(08)
博士論文
[1]電磁層析成像技術(shù)的研究[D]. 李柳.東北大學(xué) 2013
[2]生物電阻抗成像技術(shù)研究[D]. 范文茹.天津大學(xué) 2010
[3]電阻抗成像技術(shù)理論及應(yīng)用研究[D]. 徐管鑫.重慶大學(xué) 2004
碩士論文
[1]電阻抗成像系統(tǒng)的圖像重建算法研究[D]. 林明鋒.南京郵電大學(xué) 2014
[2]乳腺三維電阻抗成像硬件系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)[D]. 孫曉彤.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 2013
[3]開(kāi)放式電阻抗斷層成像的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D]. 劉斌.重慶大學(xué) 2009
本文編號(hào):2905406
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