电阻抗断层功能成像技术的发展论文

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1、电阻抗断层功能成像技术的发展论文.freelpedancetomography;functionalimaging;parametricimaging;spectroscopicimaging;3DimagingAbstract:Electricalimpedancetomographyisaneagingdevelopedinrecenttenormoreyearsafterthemorphologyandstructureimagingtechnolo-gy.ItsuggeststhatEITcouldoffersi

2、gnificantadvantagesoverexistingmethodsintheareasofclinicalmedicine.Thispaperrevieeneaging，theimaginaryimaging，theparametricimaging，thespectroscopicimaging，and3Dimaging.0引言电阻抗断层图像技术（electricalimpedancetomog-raphy，EIT）是当今生物医学工程学重大研究课题之一.它是继形态、结构成像之后.freels.迄今为止，可行的

3、在体应用重建算法是差值算法，这种算法只能对异纳，或阻抗的变化进行成像.在绝对值成像中，以足够的精度解前向问题还存在难度，尽管已取得了一些进步［8，9］，但离解决问题看来还有相当的距离.前向问题原本就是三维的，这增加了计算规模，限制了成像目标形态的测量精度和电极构型.差值成像的另一个问题是在两组测量数据之间不能有运动发生，否则图像中会出现伪差.离体实验中获得的优于图像直径10%的分辨率，在体情况下很难实现.因为提高分辨率需要增加电极数，而电极数目的增加也同时提高了对运动和其他伪差的灵敏度.除非在技术上有大的突破，否则单频率

4、EIT至少在医学应用方面已经几乎达到了它的性能极限.4参数成像电阻抗谱断层成像（EITS），可生成组织阻抗随频率变化的图像，向静态成像发展［10］为了通过阻抗谱描述组织特征，必须在一个合适的阻抗模型中引入相关参数，Cole模型（RSC电路）是最基本的模型.若想用多频率数据来拟合一个Cole-Cole模型，则可用数据越多模型参数的确定性越好.Cole模型中阻抗取决于3个参数:R，S，C，而重建的像素信息可以是变量R，S，C，R/S，RC或SC，也可以是特征频率Fc=［2π（R+S）C］-1.因为像素或体元的信息至少依赖于3

5、个变量（R，S，C），更可能是4个变量（R，S，C和离散参数）.在1994-04法国土鲁斯举行的欧洲阻抗断层成像会议上，第一次出现了以R/S，SC，RC和特征频率为参数的肺在体图像.对12名正常人进行了临床应用实验，高特征频率和低SC，RC值区域与肺组织的解剖位置符合，还给出了肺和心脏区域的特征值.使用8个驱动电极和8个接收电极的SheffieldEITS系统监测了10名婴儿.用Cole公式求出了R/S，特征频率，RC和SC参数.将这组参数与在另一研究中收集的正常成人数据进行比较表明，取得新生儿肺的EITS参数像是可能的

6、，成人组和新生儿组的Cole参数有区别［11］.对屏息状态下的7名受试者，采用ECG控制的EITS进行肺部测量的结果提示，这项技术可测量由心搏引起的肺阻抗变化.多频率测量的潜力显而易见，在离体组织样品上测量到的，作为频率函数的各组织间复数电特性的明显差异，和这些数据的模拟成像表明，获得器官结构的参数像是可行的.使用Cole模型可使这些特性量化到相当精确的程度.差值方法将一频率范围的测量值与某个参考频率下的值相比较，形成这些电特性（例如组织的特征频率）图像，并表征绝对组织特性.这些图像不反映导纳的绝对值，它们是参数像，对与

7、组织特性相关的特定变化敏感，包括与疾病相关的变化.图像重建中的一个重要问题是怎样将与频率相关的变化应用于图像重建，以及信号中的实部和虚部数据是否都需要.因为信号幅度变化通常小于差值成像的变化，所以差值成像的线性要求要更为满意.然而由于信号较小，主要是虚部成分，使这些系统的分辨率受到进一步的限制.5三维成像为了进行三维电阻抗成像，必须对整个体积内的测量数据进行图像重建，但是要象X线成像那样获得一组彼此独立的二维图像是不可能的.在X线扫描中使用反投影进行图像重建相对容易，因为X线在人体中传播的离散率很低，衰减主要取决于其圆柱

8、形传播路径上组织的吸收率.但电流成三维发散分布，其边界上的电位差因阻抗的三维分布而异.考虑平面外电流，设目标为对称圆柱或平面以外区域为均匀的修正二维算法，已有初步结果［12］.Sheffield研究组使用三维电极阵进行全三维成像［13］.系统采用64电极数据采集装置和专用矩阵技术.32独立电流驱动和32电压测量通道环