[发明专利]一种结合时差成像和频差成像的电阻抗成像方法

说明书

本发明公开了一种结合时差成像和频差成像的电阻抗成像方法，该方法通过采用两个不同时刻同一频率处的两组测量数据进行时差成像，获得成像目标体积变化而导致的成像目标(位于成像区域内)电阻抗变化，然后通过采用同一时刻不同频率处的两组测量数据进行频差成像，获得成像目标电导率变化而导致的成像目标(位于成像区域内)电阻抗变化，最终结合时差重构结果和频差重构结果计算在某一时刻的成像目标体积(三维成像)或者成像目标面积(二维成像)。本发明利用时差成像和频差成像的各自特点，能够计算成像目标(位于成像区域内)在某一时刻的体积(或面积)。

技术领域

本发明属于电阻抗成像技术领域，涉及一种结合时差成像和频差成像的电阻抗成像方法。

背景技术

基于不同生物组织具有不同电阻抗特性，以及同一种生物组织在不同生理和病理状态下的电阻抗特性也不同的原理，电阻抗断层成像技术(ElectricalImpedanceTomography，EIT)通过在被测体表面安放的电极施加一定的安全电流，同时采集边界电压响应信号，然后依据图像重构算法计算被测体内部的电阻抗分布或者电阻抗变化分布。依据成像方式，EIT可分为静态EIT成像、时差EIT成像和频差EIT成像。静态EIT以重构被测体内部的绝对电阻抗分布为目标，，但是其成像结果严重受被测体边界误差、电极位置误差、测量噪声等因素的影响，导致静态EIT成像在实际应用中困难很大。

但是，实际应用一直需要被测体内部的绝对阻抗分布，特别是对于被测体内部某一目标在某一时刻的绝对阻抗分布(也就是，面积或者体积信息)的需求一直存在。尽管时差EIT和频差EIT分别利用不同时刻和不同频率下的测量数据进行差分成像，可反映人体被测部位内部不同时刻和不同频率下的电阻抗分布变化，具有明显降低被测体边界误差、电极位置误差、测量噪声对成像结果影响的优点，但是时差EIT和频差EIT计算的都是电阻抗相对变化信息，无法直接反映人体被测部位内部成像目标在某一时刻的绝对阻抗(面积或者体积信息)。

因此，亟需一种能够利用时差EIT和频差EIT成像的优点，可计算成像目标面积或者体积的电阻抗成像方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种结合时差成像和频差成像的电阻抗成像方法，该方法能够计算被测部位内部成像目标的体积或面积信息。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种结合时差成像和频差成像的电阻抗成像方法，首先，通过采用两个不同时刻同一频率处的两组测量数据进行时差成像，获得成像目标体积变化与成像目标电阻抗变化之间的对应关系，即得到时差重构结果；然后，通过采用同一时刻不同频率处的两组测量数据进行频差成像，获得成像目标电导率变化与成像目标电阻抗变化之间的关系，即频差重构结果；最终，结合时差重构结果和频差重构结果计算在某一时刻的成像目标体积或面积。

优选地，上述的结合时差成像和频差成像的电阻抗成像方法，具体包括以下步骤：

1)采用两种频率f₁和f₂的电流分别在两个不同时刻t₁和t₂进行激励，分别获得两种频率处、两个不同时刻的测量数据和其中表示频率处x处、在y时刻的测量数据；

2)利用两个不同时刻t₁和t₂、频率f₁处的两组测量数据和的差分结果进行图像重建，获得频率f₁处、因成像目标体积随时间发生变化而引起的电阻抗变化利用下式求解

其中，S为敏感矩阵，为正则化系数，L为正则化矩阵，为重构矩阵，T为矩阵的转置；

3)利用两个不同时刻t₁和t₂、频率f₂处的两组测量数据和的差分结果进行图像重建，获得频率f₂处、因成像目标体积随时间发生变化而引起的电阻抗变化利用下式求解