电阻抗成像的相关算法研究与实现

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fijihi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电阻抗成像技术(Electrical Impedance Tomography,EIT)是近年来发展起来的一种新型的成像技术,它将安全电流注入到物体内部,再通过放置在物体表面的电极测量物体表面的电压值,从而计算出物体内部的每个位置的电导率,以绘制出物体内部组织的分布情况。传统的医学成像方式(如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI))具有辐射、成像速度缓慢、价格较高及患者移动不便等不足,这些因素使其在实际临床应用中受到了诸多限制,无法实施临床长期监护,而EIT技术具有成本低、时间分辨率高、便携、无辐射等优势,可以有效弥补传统医学成像方式的不足,因此已经成为医学领域重要的研究方向,有着广阔的应用前景。近几年来,EIT技术有了很大的进展,但还有信噪比差,空间分辨率差等不足,如何提高重建的图像质量,是当前EIT技术发展的重点。本文通过Matlab平台设计并实现了电阻抗成像系统软件,该软件主要包含以下几个模块:有限元剖分模块,串口通信模块,计算显示图像模块以及数据存储模块。其中有限元剖分模块解决了EIT的正问题,将被测场域剖分成不同层数的网格,根据实际需要选择较合适的网格,再根据测量的侧重点更改网格,让更加关注的区域单元面积变小,单元数量增加,提高分辨率。同时使不重要区域单元面积变大,单元数量减少,以减少整体的计算量;串口通信模块实现上位机软件和下位机的通信,上位机发送控制指令,设置激励电流的频率,控制下位机开展测量数据,并与上位机进行交互;计算显示图像模块解决了EIT的逆问题,将接收到的实验数据计算成图像,基于EIDORS实现,EIDORS(电阻抗和扩散光学断层成像重建软件)是一套开源软件,用于电阻抗断层成像和扩散光学断层成像中的图像重建。本系统调用吉洪诺夫正则化、总变差正则化等方法降低逆问题的病态性,调用高斯-牛顿算法求解EIT的逆问题,根据计算结果,显示出图像;数据存储模块保存实验数据,在软件接收到实验数据后,自动将其保存在文件中,以后软件调试时和对比不同方法对成像结果的影响时不需要连接下位机,直接调用保存的数据即可。本文实现了EIT软件的上述功能,对其进行了系统测试,通过测量水槽中的物体得到数据后,调用了计算显示图像模块,生成图像。结果显示可以成功的计算出物体的位置并生成图像。接着调用上述实验数据,通过改变正则化参数,观察正则化参数对成像结果的影响。结果表明正则化参数比较小时,误差对成像结果的影响较大,正则化参数较大时,计算出的物体体积会比实际物体的体积要大,因此选择适当的正则化参数很重要。在此基础上,我们再对比了不同正则化方法对成像结果的影响。实验结果表明总变差正则化方法成像结果要优于吉洪诺夫正则化方法,但所消耗的时间更久,因此,实际应用中,要结合具体情况选取适当的正则化方法,既满足成像精度又使用较少的成像时间。
其他文献
研究目的:本文旨在描述单中心ANCA相关性血管炎的临床病理特点,探讨其合并肾损害的预测因子并对预后相关因素进行分析。研究方法:回顾性分析吉林大学第一医院2010年1月至2020年10月临床确诊为ANCA相关性血管炎的患者,经过纳入、排除标准并可获取完整临床资料的患者总计259例,调查其2010年1月至2020年10月住院和门诊随访期间的实验室检查、影像学检查、肾脏活检病理、治疗方案及预后等资料。研
TPOT是一种通过优化的方法生成一个机器学习管道的AutoML算法。该算法将机器学习中的特征工程、数据预处理、模型选择、超参数优化等组件一一抽象为了遗传编程中的树型结构中的每一个节点,之后通过对树的结构进行遗传编程优化,可在有限时间内,获取相对最优的机器学习管道。不过,TPOT目前存在的缺点是虽然生成出来的管道好于常规默认参数配置下的普通模型,但在具体的某个应用领域中,还难以达到专家设置的精度。T
目的:探索急性ST段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)患者行直接经皮冠状动脉介入治疗(Percutaneous Coronary Intervention,PCI)后住院期间主要不良心血管事件(Major adverse cardiovascular events,MACE)的危险因素,评估中性粒细胞/淋巴细胞比值(N
荧光假单胞菌属于假单胞菌属,是好氧或兼性厌氧的革兰氏阴性菌,经常与许多食品的变质有关,是牛乳及其制品和冷冻生鲜食品中常见的污染菌。冷冻冷藏作为食品行业重要的保藏手段可以一定程度降低微生物的生物活性,延长保质期,然而一旦冷链中断或温度失控,残存的细菌将迅速恢复生长繁殖及致病能力,所以长期低温并不能消除微生物的致病性,致病风险甚至可能增加,在食品安全方面带来极大的危害。因此,本文就冷冻胁迫后荧光假单胞
目的:本研究旨在探究高度房室传导阻滞患者行左束支起搏治疗的可行性及安全性,同时通过回顾性分析比较左束支起搏与右心室起搏各自的特点,以期指导实际临床应用中的治疗方案的选择。方法:本研究回顾性分析了2019年1月-2020年12月共221例于吉林大学第一医院心血管诊治中心因高度房室传导阻滞行永久起搏植入术治疗(包含右心室起搏及左束支区域起搏)患者的临床资料,排除不符合入组标准47例(资料不全27例,有
我国的民航事业在近些年一直处于高速发展的状态,伴随而来的是航班延误问题,此问题已经影响了人民群众对于美好生活的向往。要解决此问题,就要理清人民的需要在哪,理清政府、航空公司、空管、机场在航班延误中应该做什么的问题。正确解决问题,才能避免曾因航班延误产生的旅客占机罢机、冲进登机口和停机坪、殴打工作人员事件不再重演。航班延误问题,已经成为了社会上广泛议论的话题。这不但给机场和航空公司这样的公共服务性企
新型冠状病毒肺炎疫情期间,城市绿地成为公众日常生活中不可或缺的公共活动空间,对疫情防控和促进公众身心健康具有积极意义。新冠疫情背景下,公众对健康的关注和生活习惯的改变为康复景观带来了极大的机遇和挑战。本文首先剖析城市绿地康复景观改善健康的作用机制。其次提出构建城市绿地康复景观的3大策略,即物质环境促进生理健康、活动空间促进心理健康、社会交往活动促进社会健康。最后详细阐述城市绿地康复景观的物质环境、
目的了解新冠肺炎抗疫期间警务人员的心理状态。方法采用自行设计表和经修订的事件影响量表(IES-R)对104名警务人员的心理状态进行调查。结果 80.77%的警务人员认为工作面临很大风险,71.15%的警务人员认为工作压力大,82.69%的家庭对警务人员从事此工作感到担心。"新冠肺炎"抗疫期间警务人员IES-R总分分析:3名评分为亚临床,占2.88%,21名评分为轻度,占20.19%,68名评分为中
伴随着现代科技的高速发展,互联网促进了信息的进一步交流,越来越多的消费者喜欢通过网络来分享、交流个人对商品的评价和喜好程度,由此便产生了大量的评论文本。这类文本大多出现在电商平台、外卖平台以及一些社区论坛中,例如常见的淘宝、美团外卖以及汽车之家等。在这些文本评论中,往往蕴含了评论者对该产品的情感倾向,因此针对商品评论的情感分析,不仅能够为消费者提供指导性建议,同时也能帮助企业及时获取消费者的喜好,
背景与目的:脑小血管病是脑卒中常见的病因与血管性痴呆的主要原因。腔隙性脑梗死是脑小血管病的主要特征之一。腔隙性梗死约占全部缺血性卒中类型的25%。动态脑血流自动调节在缺血性卒中的急性期甚至亚急性期受损,且d CA受损与预后不良有关。有研究指出缺血性卒中d CA功能受损特征与卒中亚型有关。本研究旨在探索急性腔隙性脑梗死患者d CA功能改变特点及与临床预后的关系。方法:本研究共纳入吉林大学第一医院脑卒