浅析头部组织感应电流磁共振电阻抗成像技术研究

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1、浙江大学电气工程学院博士学位论文头部组织感应电流磁共振电阻抗成像技术研究姓名：刘阳申请学位级别：博士专业：控制理论与控制工程指导教师：朱善安;BinHe20091201摘要人体头部组织电导率分布信息对于大脑功能性研究及临床疾病诊断具有重要的科学意义和实际应用价值。感应电流磁共振电阻抗成像(IC．MREIT)是继磁共振电阻抗成像(MREIT)之后发展起来的一种新的无创生物电阻抗成像技术．该技术的提出有望克服电阻抗成像和磁共振电阻抗成像因受颅骨屏蔽，注入电流无法进入深层大脑组织的缺点，从而为临床医学提供高精度、高

2、分辨率的头部组织电导率分布图。本论文首先以注入和感应电流两种激励方式作为主线，介绍了电阻抗成像及磁共振电阻抗成像的基本原理、研究现状及发展前景，并着重阐述了人体头部组织电阻抗成像的研究意义。论文将灵敏度矩阵算法扩展应用到IC．MREIT。在对头部组织各向同性非均质电导率分布进行重建的同时，分析系统参数对灵敏度矩阵性态的影响，所得结论对于IC．MREIT未来实验及临床应用研究，具有重要的指导意义和参考价值。论文基于电磁场方程证明了IC．MREIT无需边界电压测量值即可重构物体内部绝对电导率分布，提出了IC．MR

3、EITJ-substitution算法。分析了不同媒质交界面上积累电荷产生的原因并阐述其对重构算法收敛特性的影响。三层球和真实头模型上的仿真结果验证了该算法用于重构人体头部组织各向同性电导率分布的可行性和合理性。针对人体头部组织电导率分布的各向异性特性，论文提出了一种用于对物体内部各向异性电导率分布进行重建的两步IC—MREIT算法。三层球及包含五种组织的真实头模型上的仿真结果表明，借助某些先验信息，该算法能够实现对人体头部复杂精细组织的电导率重建，具有较高的成像精度。关键词：感应电流磁共振电阻抗成像，磁共振

4、电阻抗成像，电阻抗成像，头部组织，各向同性，各向异性IIIAbstractInformationaboutelectricalconductivitydistributionsofthehumanbraintissuesisscientificallysignificantandpracticallyimportantformanypurposes，suchasthestudyofbrainfunctionsandthediagnosisofclinicaldiseases．Inelectricalimped

5、ancetomography(EIT)andmagneticresonanceelectricalimpedancetomography(MREIT)，theinjectedcurrentCannotreachtheinnerbraintissuesbecauseoftheshieldingeffectoftheskull．Theinducedcurrentmagneticresonanceelectricalimpedancetomography(tc—MREIT)isanovel，noninvasivei

6、magingtechniquedevelopedafterthetechniqueofMREIT．SincethistechniquehasgreatpromisetoovercomethedrawbacksofEITandMREIT,theimageofelectricalconductivitydistributionwimlli曲accuracyandresolutionCanbeobtainedforclinicalmedicine．Thebasicprinciple，thepresentsituat

7、ionandthedevelopmentperspectofEITandMREITwereintroducedbasedontwoexcitationmethods，namely,theinjectedcurrentmethodandtheinducedcurrentmethod．Then，theresearchmeaningofimagingtheconductivitydistributionsofthebraintissuesWasillustrated．Thesensitivitymatrixmeth

8、odWasintroducedintoIC—MREITtoreconstructtheisotropic，butinhomogeneous，conductivitydistributionsofbraintissues．Also，theinfluencesofsystemparametersonthepropertyofsensitivitymatrixwereanalyzed．Theobtaine