基于磁共振成像系统的头部三维电阻抗成像技术研究

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1、摘要捅要在现代医学中，高分辨率的、精确的电阻率分布图对许多疾病的诊断和治疗都起着十分重要的作用。基于磁共振成像系统的生物电阻抗成像技术(MREIT)是近几年发展起来的新型非入侵式成像技术。由于该技术的成像精确度与空间分辨率都比普通阻抗成像技术高很多，受到越来越多的阻抗成像技术工作者的关注。目前MREIT技术存在的问题有：1，大多数MREIT成像算法都是基于二维物体的阻抗成像；2，成像物体在核磁共振成像系统(MR／)中的旋转问题。这两个问题阻碍了MRElT技术的继续发展。本论文针对上述两个影响MREIT技术发展

2、的问题展开研究，首先提出了一种三维MREIT成像算法，实现了对三维物体的阻抗重建，然后针对成像物体在MRj系统中的旋转问题，提出了两个仅利用单个磁感应强度测量值对三维物体电导率分布进行重建的MREIT算法。上述算法的可行性与有效性均在头模型上进行了计算机仿真实验验证，并取得了令人满意的结果。本论文安排如下：1，第一章简述了选题意义。首先概述了生物电阻抗分布图的医学研究意义、传统生物电阻抗成像技术对头部进行阻抗成像的难点，然后介绍了基于磁共振成像系统的生物电阻抗成像技术的发展及研究潜力，最后介绍了本论文的主要研

3、究内容与主要创新点。2，第二章详细介绍了基于磁共振成像系统的生物电阻抗成像技术的背景知识。首先对磁共振成像的成像原理做了简单的介绍，然后介绍TN用磁共振成像系统检测物体内电流密度分布的电流密度成像技术的成像过程与成像原理，最后论述了基于磁共振成像系统的生物电阻抗成像技术的发展历程、正问题、逆问题与目前面临的难点问题。3，第三章针对目前MREIT技术大多是对二维物体进行阻抗成像的问题，将二维MREIT算法进行了三维扩展，从正问题、逆问题、解的唯一性等方面对此三维MREIT算法进行了详细论述。然后利用此三维MRE

4、IT算法在四层球头模型上进行两组仿真实验，分别利用此算法检测头部真实电导率分布及检测由脑出血与脑缺血引起的大脑电导率的变化。两组仿真实验结果均取得了令人满意的结果。4，第四章针对目前阻碍MREIT发展的最大问题，成像物体在MRI系统中的旋转问题，原创性地提出了一种基于径向基函数的MREIT算法，RBF-MREIT算法。该算法仅利用甲个磁感应强度测量值对三维物体电导率分布进行重建，有效地解决了成像物体在MRI系统中的旋转问题。在三层球头模型与真实头模型上进行的仿真实验证明了该算法的可行性与有效性。5，第五章提山

5、了一种新颖的、基于表面响应模型的MREIT算法，RSM—MREIT算法。该算法利用表面响应模型方法与单纯形法构建函数输入一输出关系式并对最优电导浙江大学博士学位论文基于磁共振成像系统的头部三维电阻抗成像技术研究率分布进行估计，实现了仅利用单个方向磁感应强度测量值对三维物体电导率分布进行估计。在三层球头模型与真实头模型上进行的仿真实验结果证明，该算法无需物体的三维旋转，并且具有较高的成像精度与空间分辨率。6，第六章是本文的结论与展望。从本文完成的工作与创新点两个方面对全文做了总结，并针对存在的不足，阐述了下一步

6、的研究目标与研究方向。关键词：阻抗成像；电流密度成像；径向基函数：表面响应模型；电导率——一一垒!壁型AbstractAccurateelectricalimpedanceimageisimportantinmedicalapplications．MagneticResonanceElectricalImpedanceTomography(MREIT)isanew,noninvasiveconductivityimagingmodalitythatintegratescurrentdensityimaging

7、(CDI)andtraditionalelectricalimpedancetomography(EIT)．BoththeaccuracyandspatialresolutionofMREITarebeRerthantraditionalEIT，andmoreandmorescientistspayattentiontotheresearchofit。ThetwoproblemsthatlimitthedevelopmentofMREITare：1)CurrentMREITalgorithmsreconstr

8、uctonlytwo—dimensional(2D)subjectconductivitydistribution．2)Therotationproblemexistsinmagneticresonanceimaging(Med)system．Aimingatthesetwoproblems，thisthesismakessystematicalresearchofMREIZA3DMREITalgo