[发明专利]一种基于压阻式电极的电阻抗成像系统

说明书

本发明涉及一种电阻抗成像系统的设计方案，包括测试电极模块、信号选通器、测试信号发生与采集器与信息处理器的测试电极模块包括支撑带、滑轨和电极，其中支撑带为一种弹力带，滑轨连接在支撑带上，的电极可在滑轨内移动，滑轨根据支撑带所要包围的待测场域的边界形状、大小，将电极沿待测场域均匀分布，其中电极采用压阻材料制备，易于制备、导电性较好、适应压力的灵敏度较高。本发明同时设计了一套时序测试流程和基于加权算法的电极接触状态信息的融合EIT成像算法，用于实现EIT技术所需要的待测场域阻抗信息的采集与电极压力状态的采集，同时将测试到的压阻材料的接触信息与EIT的场域信息进行融合，提高了接触状态发生变化情况下的成像质量。

技术领域

本发明涉及一种电阻抗成像(EIT，Electrical Impedance Tomography)系统的设计方案，特别是涉及一种EIT系统电极的改进系统。

背景技术

电阻抗成像技术通过配置于被测对象表面的电极系统，提取与其内部电特性分布相关的边界信息，给出反映被测对象内部物质或者阻抗分布及其变化的图像结果。该技术具有无损，无辐射，低成本和成像速度快等优点，是近来研究的热点。电阻抗成像技术已经获得很多领域的关注，例如医学成像，工业多相流检测，化学工程和生物科技等其他相关领域。

电阻抗成像系统通过电极阵列组成的传感器与待测场域边界接触，并控制待测信号通过待测电极流入待测场域。如在医学检测领域，电阻抗成像技术实现人体组织成像的基本原理是通过测试人体的不同组织的电阻率，通过稳定的电流源在人体皮肤施加安全低频交流信号，测试响应的电压信号，然后解决逆问题来重建体内组织和器官的阻抗变化图像。目前，电阻成像层析技术针对医学检测的主要应用有人体脑部疾病的早期诊断，腹腔出血，肺部呼吸情况检测以及膀胱尿量检测。

目前在电阻抗层析成像技术在医学领域的应用研究中，大部分都采用普通的金属圆盘电极或者Ag/AgCl电极心电电极作为激励和测试电极。2011年董秀珍课题组和英国帝国理工学院的研究者在《生物医学工程年报》(AnnalsofBiomedicalEngineering)第39期第7卷，第2059-2067页发表的《五种Ag/AgCl生物电极在脑电阻抗断层成像中的性能评价》(Performance evaluation of five types of Ag/AgCl bio-electrodes for cerebralelectricalimpedancetomography)介绍了他们合作开展对5种比较常见并可以应用于脑部EIT的Ag/AgCl电极的接触阻抗、均匀性、信噪比、稳定性进行了性能比较，Ag/AgCl粉末电极表现出最佳的使用性能。2014年印度理工学院的研究人员TusharKB等在《测试》(Measurement)第47期第264-287页发表的在《电阻抗层析成像中基于薄膜的柔性金电极阵列的研究》(Studies on thin film based flexible gold electrodearraysforresistivity imaging in electrical impedance tomography)介绍了一种用金电极来取代Ag/AgCl电极的方案，在他们测试实验中，金电极可以获得更好的信噪比，更稳定的数据，通过金电极采集到的数据重建的图像也更好。2016年中山大学周伟等在其博士后研究工作报告《基于生物电阻抗技术的电极系统设计制造及性能研究》中提出一种机械结构用于定位电极，并系统的测试了Ag/AgCl在长时间交流的阻抗特性，以及提出利用化学刻蚀加工和激光加工等新型未加工方法来获得具有稳定的表面微结构的金属体表电极。