，電阻抗斷層成像算法模塊的輸入端與信號(hào)檢測(cè)處理模塊的輸出端連接。
[0028]所述的激勵(lì)電流源模塊由恒流產(chǎn)生模塊和多路開關(guān)選擇模塊組成，如圖2所示。恒流產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生激勵(lì)穩(wěn)恒電流，它的輸出端與多路開關(guān)選擇模塊的輸入端相連。多路開關(guān)選擇模塊具有多路輸出，可以根據(jù)由控制模塊輸入的選擇控制信號(hào)，將多路開關(guān)選擇模塊的輸入端口與多路開關(guān)選擇模塊的任意輸出端口在模塊內(nèi)部直接相連，把恒流產(chǎn)生模塊輸入的穩(wěn)恒電流信號(hào)作為輸出信號(hào)輸出。
[0029]所述的聚焦式電極陣列I由無(wú)連接關(guān)系的多組聚焦式電極組成，每組聚焦式電極由一個(gè)獨(dú)立的主電極2、兩對(duì)等位電極3、4和兩個(gè)聚焦電極5、6組成;主電極2位于聚焦式電極的中間，兩個(gè)聚焦電極5、6分別位于聚焦式電極的上下兩端，主電極2與上下兩個(gè)聚焦電極5、6之間各有一對(duì)等位電極3、4;多組聚焦式電極均布在三維研究物體的外周，位于同一平面;主電極2、等位電極3、4與聚焦電極5、6均采用金屬材料制成;其中，每一個(gè)主電極2都分別與激勵(lì)電流源模塊的輸出端以及信號(hào)檢測(cè)處理模塊的輸入端對(duì)應(yīng)相連，每一個(gè)聚焦電極與聚焦電流源模塊的輸出端對(duì)應(yīng)相連;等位電極3、4用于監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)，與控制模塊的輸入端相連;主電極2既作為激勵(lì)電極，也作為檢測(cè)電極使用;主電極2根據(jù)控制信號(hào)將其中的一部分主電極作為激勵(lì)電極，用于向物體注入激勵(lì)電流信號(hào)，其余主電極檢測(cè)自身位置處的電壓信號(hào)。聚焦電極5、6作為激勵(lì)電極，用于向物體注入聚焦電流信號(hào)。
[0030]所述聚焦式電阻抗斷層成像信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的基本原理是:當(dāng)主電極2向三維研究物體Ω注入電流時(shí)，通過(guò)調(diào)整聚焦電極5、6的注入電流，使位于聚焦電極和主電極之間的等位電極對(duì)3或4上的電壓差為零，等位電極對(duì)之間形成一個(gè)等電位區(qū)域，屏蔽了電流的流通。在同一平面的多個(gè)上等位電極對(duì)3之間形成的電流屏蔽區(qū)彼此相連構(gòu)成了一個(gè)電流屏蔽面SI，阻止了主電極注入電流向上的傳輸。同樣在同一平面的多個(gè)下等位電極對(duì)4之間也形成了一個(gè)電流屏蔽面S2，阻止了主電極注入電流向下的傳輸。兩個(gè)電流屏蔽面相互平行，使主電極注入得電流只能在兩個(gè)電流屏蔽面之間傳輸，限制了主電極注入電流的三維發(fā)散。利用主電極上注入的電流以及檢測(cè)的電壓信號(hào)便可以得到整個(gè)電流流通界面的電阻抗斷層成像信息，進(jìn)而可以通過(guò)移動(dòng)聚焦式電極陣列得到三維研究物體Ω的電阻抗斷層成像的圖像信息。三維研究物體的電阻抗斷層成像檢測(cè)的示意圖以及徑向和軸向的剖面示意圖如圖
3、圖4和圖5所示。
[0031]由聚焦電極5、6注入電流形成的電流屏蔽面S1、S2，可以防止主電極2注入電流在垂直電流屏蔽面方向上的電流發(fā)散，因而比較現(xiàn)有的三維電阻抗斷層成像信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，不需要檢測(cè)同一時(shí)刻多個(gè)斷層的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大為減少，成像算法也可以直接應(yīng)用現(xiàn)有的二維電阻抗斷層成像算法，計(jì)算效率以及計(jì)算的準(zhǔn)確性大為提高。
[0032]采用本發(fā)明信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的工作過(guò)程如下:
[0033]I)當(dāng)一部分主電極2在控制信號(hào)控制下向三維研究物體Ω注入電流時(shí)，控制模塊向聚焦電流源模塊發(fā)送控制信號(hào)，使聚焦電流源模塊通過(guò)聚焦電極5、6向三維研究物體注入電流，并調(diào)整聚焦電極注入的電流，保證聚焦式電極陣列I中主電極2兩側(cè)的各等位電極對(duì)之間的電壓差均為零，形成平行的電流屏蔽面S1、S2;
[0034]2)電流屏蔽面S1、S2的存在限制了主電極2注入電流在垂直電流屏蔽面方向上的電流發(fā)散，在兩個(gè)電流屏蔽面之間形成了電流的流通界面S;
[0035 ] 3)控制模塊控制未注入電流的主電極2檢測(cè)電流流通界面S邊沿上的電壓，并將此電壓信號(hào)輸送給信號(hào)檢測(cè)處理模塊；
[0036]4)控制模塊控制信號(hào)檢測(cè)處理模塊對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等調(diào)理；
[0037]5)信號(hào)檢測(cè)處理模塊將調(diào)理后的信號(hào)輸送給電阻抗斷層成像算法模塊，電阻抗斷層成像算法模塊利用電阻抗斷層成像算法對(duì)輸送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，分析和反演計(jì)算，得到三維研究物體中主電極2注入電流流通界面S的斷面電導(dǎo)率信息；
[0038]6)沿著三維研究物體Ω的表面移動(dòng)聚焦式電極陣列，重復(fù)所述步驟1)-5)，得到三維研究物體的不同斷面電導(dǎo)率信息，將這些斷面電導(dǎo)率信息進(jìn)行整合，得到三維研究物體的電阻抗斷層成像圖像。
[0039]所述電阻抗斷層成像算法，如濾波反投影電阻抗斷層成像算法、牛頓-拉夫遜迭代電阻抗斷層成像算法，敏感矩陣電阻抗斷層成像算法等，都可以直接應(yīng)用于本系統(tǒng)的檢測(cè)方法中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚焦式的電阻抗斷層成像信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的檢測(cè)系統(tǒng)包括:聚焦式電極陣列(I)、激勵(lì)電流源模塊、聚焦電流源模塊、信號(hào)檢測(cè)處理模塊、控制模塊和電阻抗斷層成像算法模塊;所述的聚焦式電極陣列(I)均勻分布在三維研究物體周圍，所述的激勵(lì)電流源模塊的輸出端、聚焦電流源模塊的輸出端、控制模塊的輸入端和信號(hào)檢測(cè)處理模塊的輸入端分別與聚焦式電極陣列(I)連接;控制模塊的輸出端分別與激勵(lì)電流源模塊的輸入端、聚焦電流源模塊的輸入端、信號(hào)檢測(cè)處理模塊的輸入端連接，電阻抗斷層成像算法模塊的輸入端與信號(hào)檢測(cè)處理模塊的輸出端連接。2.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的聚焦式電極陣列(I)由無(wú)連接關(guān)系的多組聚焦式電極組成，每組聚焦式電極由一個(gè)獨(dú)立的主電極(2)、兩對(duì)等位電極(3、4)和兩個(gè)聚焦電極(5、6)組成;主電極(2)位于聚焦式電極的中間，兩個(gè)聚焦電極(5、6)分別位于聚焦式電極的上下兩端，主電極(2)與上下兩個(gè)聚焦電極(5、6)之間各有一對(duì)等位電極(3、4);多組聚焦式電極均布在三維研究物體的外周，位于同一平面;主電極(2)、等位電極(3、4)與聚焦電極(5、6)均采用金屬材料制成;其中，每一個(gè)主電極(2)都分別與激勵(lì)電流源模塊的輸出端以及信號(hào)檢測(cè)處理模塊的輸入端對(duì)應(yīng)相連，每一個(gè)聚焦電極與聚焦電流源模塊的輸出端對(duì)應(yīng)相連;等位電極(3、4)用于監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)，與控制模塊的輸入端相連；主電極(2)既作為激勵(lì)電極，也作為檢測(cè)電極使用；主電極(2)根據(jù)控制信號(hào)將其中的一部分主電極作為激勵(lì)電極，用于向物體注入激勵(lì)電流信號(hào)，其余主電極檢測(cè)自身位置處的電壓信號(hào);聚焦電極(5、6)作為激勵(lì)電極，用于向物體注入聚焦電流信號(hào)。3.按照權(quán)利要求1或2所述的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的工作過(guò)程如下: 1)當(dāng)一部分主電極(2)在控制信號(hào)控制下向三維研究物體注入電流時(shí)，控制模塊向聚焦電流源模塊發(fā)送控制信號(hào)，使聚焦電流源模塊通過(guò)聚焦電極(5、6)向三維研究物體注入電流，并調(diào)整聚焦電極注入的電流，保證聚焦式電極陣列中主電極兩側(cè)的各等位電極對(duì)之間的電壓差均為零，形成平行的電流屏蔽面(S1、S2); 2)電流屏蔽面的存在限制了主電極(2)注入電流在垂直電流屏蔽面方向上的電流發(fā)散，在兩個(gè)電流屏蔽面之間形成了電流的流通界面(S); 3)控制模塊控制未注入電流的主電極(2)檢測(cè)電流流通界面邊沿上的電壓，并將此電壓信號(hào)輸送給信號(hào)檢測(cè)處理模塊； 4)控制模塊控制信號(hào)檢測(cè)處理模塊對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等調(diào)理； 5)信號(hào)檢測(cè)處理模塊將調(diào)理后的信號(hào)輸送給電阻抗斷層成像算法模塊，電阻抗斷層成像算法模塊利用電阻抗斷層成像算法對(duì)輸送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，分析和反演計(jì)算，得到三維研究物體中主電極(2)注入電流流通界面S的斷面電導(dǎo)率信息； 6)沿著三維研究物體的表面移動(dòng)聚焦式電極陣列(I)，重復(fù)所述步驟1)_5)，得到三維研究物體的不同斷面電導(dǎo)率信息，將這些斷面電導(dǎo)率信息進(jìn)行整合，得到三維研究物體的電阻抗斷層成像圖像。
【專利摘要】一種聚焦式的電阻抗斷層成像信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，其聚焦式電極陣列(1)均勻分布在三維研究物體周圍，激勵(lì)電流源模塊的輸出、聚焦電流源模塊的輸出和信號(hào)檢測(cè)處理模塊的輸入分別與聚焦式電極陣列(1)連接。控制模塊的輸出分別與聚焦式電極陣列(1)、激勵(lì)電流源模塊的輸入、聚焦電流源模塊的輸入、信號(hào)檢測(cè)處理模塊的輸入連接。電阻抗斷層成像算法模塊的輸入與信號(hào)檢測(cè)處理模塊的輸出連接。本發(fā)明通過(guò)分布在聚焦式電極兩端的聚焦電極(5、6)向三維研究物體注入電流，在物體內(nèi)部形成電流屏蔽面，限制了主電極(2)注入的電流的三維發(fā)散，通過(guò)求解主電極(2)注入電流流通界面S的斷面電導(dǎo)率信息反演整個(gè)三維研究物體的電導(dǎo)率分布。
【IPC分類】A61B5/053
【公開號(hào)】CN105662410
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610016287
【發(fā)明人】李士強(qiáng), 王新立, 劉國(guó)強(qiáng), 張超
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院電工研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月12日