[发明专利]应用于多频电阻抗断层成像的电流源应用系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流源应用系统，具体地说，是涉及一种应用于多频电阻抗断层成像的电流源应用系统及其实现方法。

背景技术

多频电阻抗断层成像是一种无损无害的新型成像技术，其通过在待测体表面放置电极并向电极注入不同频率的低功率交流激励电流，然后使用检测电极来探测待测体内部在不同频率下的阻抗分布特征，由于各生物在不同频率下呈现的频谱特性不同，便可以在结构和功能上反应各生物组织的生理特性，其具有成本低、体积小、对早期癌灶敏感、数据采集和成像速度较高等优点，可用于对患者进行长时间的实时、动态监测，具有广泛的医学应用前景。

影响多频电阻抗断层成像质量的因素包括硬件激励源的稳定性和数据采集系统的准确性以及成像算法的可靠性。现在电阻抗断层成像技术领域主要使用交流恒流源作为硬件激励源，但是电阻抗断层成像系统中的交流恒流源由于受到电子元件寄生电容，电路板走线杂散电容，电流流经的有源器件的对地电容，电流输出线缆分布电容等多方面的影响（本专利将上述影响因素统称为电流输出通道上的综合对地电容，用C_S表示），实际注入成像目标体的电流与交流恒流源的理想输出电流有一定偏差，并且该电流容易随着激励信号频率和负载阻抗的变化产生非线性的变化，进而引起成像目标体上电压分布与理想状态产生偏差，并且不同频率之间也会形成较大的系统偏差，最终导致采集系统采集的数据失真，甚至造成成像失败。

为了降低数据采集的失真率，提高成像效果，需要降低交流恒流源输出通道的综合对地电容C_S。传统的处理手段有缩短电路板走线和输出电缆，采用同轴电缆输出电流来降低对地电容，但是其临床效果有限；为了消除模拟开关的影响，传统设计也有采用多个并行电流源输出，每个激励通道采用独立的电流源，以消除单个电流源通过模拟开关在不同激励通道之间切换带入的负面影响，但这样的处理方式增加了系统的复杂度和系统成本，尤其是难以保证多个激励源之间的一致行；也可以通过在电流源输出端增加补偿电感，通过补偿电感与电流输出通道对地电容形成并联谐振而消除电流输出通道对地电容的影响的，但是这种方法只能对单一频率进行补偿，对于多频率电阻抗断层系统则意味着要增加多个补偿电路，为了提高系统响应速度，往往将多个频率的正弦信号叠加混频后同时输出，如此补偿手段受到了极大的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于多频电阻抗断层成像的电流源应用系统及其实现方法，解决现有技术中存在的交流恒流源的电流输出通道上存在的综合对地电容使得注入成像目标体的电流与交流恒流源的理想输出电流出现偏差，进而引起成像目标体上电压分布与理想状态产生偏差，最终导致采集系统采集的数据失真，甚至造成成像失败的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

应用于多频电阻抗断层成像的电流源应用系统，包括电流源，和通过电流源输出通道与该电流源连通的负载，该电流源输出通道上具有与该负载相并联的综合对地电容C_S，所述综合对地电容C_S还并联有用于降低理想输出电流注入成像目标体的偏差的具备负电容特性-C_com的补偿电路，且该综合对地电容C_S与补偿电路的等效并联电容为：C_eq=C_s-C_com。

具体地说，所述电流源输出通道至少为印制板走线、电流输出电缆、接插件、电流流经的有源器件中的任意一种。所述综合对地电容C_S至少为电子元件寄生电容、电路板走线杂散电容、电流流经的有源器件的对地电容、电流输出线缆分布电容中的任意一种。所述具备负电容特性-C_com的补偿电路为具有负电容特性的元器件或模块；例如：由运算放大器及与该运算放大器相连的电容及电阻构成的补偿电路；或者由运算放大器及与该运算放大器相连的电容及数字可调电位器构成的补偿电路。

以上述硬件系统为基础，本发明提供的上述应用系统的实现方法包括以下步骤：

（1）通过电流源输出通道连通电流源与负载；

（2）设位于电流源输出通道上的所有电容为综合对地电容C_S，在该综合对地电容C_S两端并联具备负电容特性-C_com的补偿电路，则综合对地电容C_S与补偿电路的等效并联电容为：C_eq=C_s-C_com；