CN110490925A - 一种重构区域划分的方法和装置 - Google Patents

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CN110490925A CN201910657333.4A CN201910657333A CN110490925A CN 110490925 A CN110490925 A CN 110490925A CN 201910657333 A CN201910657333 A CN 201910657333A CN 110490925 A CN110490925 A CN 110490925A
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刘晏君
杨丹
徐彬
多允慧
杨英健
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Abstract

本发明公开了一种重构区域划分的方法和装置，其中，一种重构区域划分的方法，涉及生物医学工程领域，包括：选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；寻找所述待重构区域的几何中心处；以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域。以解决现有的重构区域划分方式的人为主观性较强，影响测量结果的科学性的问题。

Description

一种重构区域划分的方法和装置
技术领域
本发明涉及生物医学工程领域，具体说是一种重构区域划分的方法和装置。
背景技术
根据法拉第电磁感应定律，导体以某一速度穿过恒定磁场时，其两端会产生垂直于磁场方向的感应电势差，感应电势差大小与磁场强度和导体速度的乘积具有线性关系，这就是基于电磁感应测量流体速度的基本原理。
基于电磁感应的血流测量技术可应用于人体动脉狭窄的早期诊断和预防，而现有的基于电磁感应血流测量技术受到感应电势差数据少和增加测量电极而引发的成本升高的矛盾的限制，目前只能测量局部区域的血流量或流速。虽然能够判断动脉的狭窄程度，但无法确定具体的狭窄位置。
申请号为201810927376.5的专利公开了一种人体血液流速测量方法及其装置，明通过多个电极及多个测量区域的设置，打破了传统多电极电磁流量计对流型的限制，将传统流量计所着眼的整个测量横截面的平均速度转化为各微元内的平均轴向速度，解决了医疗上的血液流速检测问题。但是，存在电磁感应测量精度以及重构区域对电极数目的依赖，重构区域划分方式的人为主观性较强的问题。如：上述方法及其装置只能得到15个有效的电势差数据，最多只能准确重构15个重构区域，并且人为地选择了15个重构区域，15个重构区域包括存在血管的区域和不存在血管的区域，人为选择主观性较强，而实际测量过程中不知道血管的具***置，难以在实际中进行应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种重构区域划分的方法和装置，以解决现有的重构区域划分方式的人为主观性较强，影响测量结果的科学性的问题。
第一方面，本发明提供一种重构区域划分的方法，包括：
选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；
寻找所述待重构区域的几何中心处；
以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；
在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；
以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；
所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；
其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。
优选地，将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；或
将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状的具体方法为：确定所述若干尺度形状的个数h，以所述极点为圆心，以k*R/h为半径依次向外作同心圆，得到所述若干尺度形状；
其中，所述若干尺度形状为圆形形状；R为所述待重构区域的半径，系数k＝1,2...h。
优选地，在选择待重构区域之前，设定重构区域划分的个数M，根据所述重构区域划分的个数M，确定所述若干尺度形状的个数h以及所述设定角度2π/m；
其中，其中，m＝M/(h+1)。
第二方面，本发明提供一种重构区域划分的装置包括：
检测单元、计算单元、极坐标系建立单元、尺度形状单元极径单元和划分单元；所述检测单元分别与所述计算单元和所述尺度形状单元连接，所述计算单元与所述极坐标系建立单元连接，所述极坐标系建立单元还与所述尺度形状单元和所述极径单元连接，所述尺度形状单元和所述极径单元还与所述划分单元连接；
所述检测单元，用于选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；
所述计算单元，用于寻找所述待重构区域的几何中心处；
所述极坐标系建立单元，用于以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；
所述尺度形状单元，用于在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；
所述极径单元，用于以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；
所述划分单元，用于所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；
其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。
优选地，所述检测单元，包括：等效单元；
所述等效单元，用于将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；或
所述等效单元，用于将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述尺度形状单元完成下列操作：确定所述若干尺度形状的个数h，以所述极点为圆心，以k*R/h为半径依次向外作同心圆，得到所述若干尺度形状；
其中，所述若干尺度形状为圆形形状；R为所述待重构区域的半径，系数k＝1,2...h。
优选地，所述的装置，还包括：
确定单元；
所述确定单元与所述计算单元连接，在选择待重构区域之前，所述确定单元用于设定或者确定重构区域划分的个数M，根据所述重构区域划分的个数M，确定所述若干尺度形状的个数h以及所述设定角度2π/m；
其中，m＝M/(h+1)。
第三方面，本发明提供一种重构区域划分的装置，包括：
存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序为如上述的方法，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；
寻找所述待重构区域的几何中心处；
以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；
在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；
以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；
所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；
其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。
本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供一种重构区域划分的方法和装置，以解决现有的重构区域划分方式的人为主观性较强，影响测量结果的科学性的问题。
附图说明
通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：
图1是本发明实施例一种重构区域划分的方法流程图；
图2是本发明实施例一种重构区域划分的装置示意图；
图3是本发明待重构区域形状的横截面等效为圆时的重构区域划分示意图；
图4是本发明实施例一种血液流速分布测量的方法流程图；
图5是本发明实施例基于电磁感应的上肢血液流速分布重构方法原理示意图；
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。
此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。
同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
图1是本发明实施例一种重构区域划分的方法流程图。如图1所示，一种重构区域划分的方法，包括：步骤101选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；步骤102寻找所述待重构区域的几何中心处；步骤103以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；步骤104在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；步骤105以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；步骤106所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。
步骤101选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状的具体方法为：如选择人体上肢(胳膊)为待重构区域，即需要测量血液流速分布的区域为人体上肢，利用边缘检测方法检测人体上肢的形状，检测并绘制人体上肢待重构截面的边缘线条，得到待重构区域。
步骤102寻找所述待重构区域的几何中心处具体方法为：将待重构区域等效为规则图形，如选择人体上肢(胳膊)为待重构区域，则可以将其等效为圆形或椭圆形。如果将待重构区域等效为圆形，则待重构区域的几何中心在圆心处；如果将待重构区域等效为椭圆形，则待重构区域的几何中心在椭圆两个焦点连线的中心处。
步骤103以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系具体方法为：如以待重构区域的几何中心处为极点O，由极点向待重构区域外侧引出一条射线为极轴Ox，再选定一个长度单位和角度的正方向(逆时针方向或顺时针方向)，对于平面内任何一点P，用r表示线段OP的长度，θ表示从Ox到OP的角度，r叫做点P的极径，θ叫做点P的极角，有序数对(r,θ)就叫点M的极坐标，这样建立的坐标系叫做极坐标系，由于二维极坐标系的建立方法比较简单，此处没有给出图例，具体可参照图3理解。
步骤104在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状的具体方法为：以所述几何中心处的极点为中心，在检测所述待重构区域的形状边缘上选取若干点，计算所述若干点到所述中心的若干距离，按照所述若干距离的一定比例系数(即，若干尺度)对所述待重构区域的形状进行缩小得到若干尺度形状，其中，比例系数小于1。
步骤105以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径的具体方法为：以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，可以逆时针旋转，也可以顺时针旋转。以顺时针旋转为例：当以极点为始点，所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转后，与待重构区域边缘相交后得到第一极径，然后以极点为始点，以所述第一极径所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转后，得到第二极径，依次类推，得到第N极径。也就说是，极径的个数为360°/设定角度，如果设定角度为20°，则极径的个数为18个。
步骤106所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域的方法为：如极径的个数为3个，若干尺度形状为1个，则得到3*(1+1)＝6个重构区域。
在检测所述待重构区域的形状边缘上选取若干点，计算所述若干点到所述中心的若干距离，按照所述若干距离的一定比例系数(即，若干尺度)对所述待重构区域的形状进行缩小得到若干尺度形状，其中，比例系数小于1。
在步骤101中，将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；即选择待重构区域后，将待重构区域的的横截面等效为圆，此时检测所述待重构区域的形状为圆形；或将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状的具体方法为：确定所述若干尺度形状的个数h，以所述极点为圆心，以k*R/h为半径依次向外作同心圆，得到所述若干尺度形状；其中，所述若干尺度形状为圆形形状；R为所述待重构区域的半径，系数k＝1,2...h。
同时，在选择待重构区域之前，设定重构区域划分的个数M，根据所述重构区域划分的个数M，确定所述若干尺度形状的个数h以及所述设定角度2π/m；其中，m＝M/(h+1)。
图2是本发明实施例一种重构区域划分的装置的示意图。如图2所示，一种重构区域划分的装置，包括：检测单元201、计算单元202、极坐标系建立单元203、尺度形状单元204极径单元205和划分单元206；所述检测单元201分别与所述计算单元202和所述尺度形状单元204连接，所述计算单元202与所述极坐标系建立单元203连接，所述极坐标系建立单元203还与所述尺度形状单元204和所述极径单元205连接，所述尺度形状单元204和所述极径单元205还与所述划分单元206连接；所述检测单元201，用于选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；所述计算单元202，用于寻找所述待重构区域的几何中心处；所述极坐标系建立单元203，用于以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；所述尺度形状单元204，用于在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；所述极径单元205，用于以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；所述划分单元206，用于所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。具体的实现方式可参照图1中的详细说明。
在图2中，所述检测单元201，包括：等效单元；所述等效单元，用于将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；或所述等效单元，用于将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述尺度形状单元204完成下列操作：确定所述若干尺度形状的个数h，以所述极点为圆心，以k*R/h为半径依次向外作同心圆，得到所述若干尺度形状；其中，所述若干尺度形状为圆形形状；R为所述待重构区域的半径，系数k＝1,2...h。具体的实现方式可参照图1中的详细说明。
在图2中，一种重构区域划分的装置，还包括：确定单元；所述确定单元与所述计算单元202连接，在选择待重构区域之前，所述确定单元用于设定或者确定重构区域划分的个数M，根据所述重构区域划分的个数M，确定所述若干尺度形状的个数h以及所述设定角度2π/m；其中，m＝M/(h+1)。具体的实现方式可参照图1中的详细说明。
图3是本发明待重构区域形状的横截面等效为圆时的重构区域划分示意图。如图3所示，如将人体上肢横截面划分为M个重构区域，以图3划分方式为例，将待重构区域划分为64个重构区域，其中若干尺度形状的个数h＝3以及所述设定角度为2π/16。
在图3中，在计算每个重构区域的血液流速值之前，对所述待重构区域进行划分，得到若干区域，所述若干区域为重构区域，以计算每个重构区域内的血液流速对所述n*(n-1)个感应电势差的贡献权值。如重构区域的数量M为64，每个重构区域的标号方式为：极轴、第一极径与最小尺度形状相交区域为第一重构区域1，极轴、第一极径与邻近下一尺度形状相交区域为第二重构区域2，由内向外依次为第三重构区域3、第四重构区域4，之后按照逆时针顺序，由第一极径、第二极径与最小尺度形状相交区域为第五重构区域5，按照上述相同方法由内向外依次为第六重构区域6、第七重构区域7和第八重构区域8，再按照上述方法逆时针顺序依次排列标号9,10....64(图上未给出)分为第九重构区域和为第十重构区域....第六十四重构区域。64个重构区域中，如电极的数量n＝16，每个重构区域内的血液流速对所述16*(16-1)个感应电势差的贡献权值。
本发明还提出另一种重构区域划分的装置，包括：存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序为如上述的方法，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；寻找所述待重构区域的几何中心处；以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。具体的实现方式可参照图1中的详细说明。
图4是本发明实施例一种血液流速分布测量的方法流程图。如图4所示，一种血液流速分布测量的方法，包括：步骤401在待重构区域的横截面处设置恒定均匀的磁场；步骤402将n个电极排布在所述横截面的外侧；步骤403以其中一个电极为参考电极，其余n-1个电极为测量电极，获取n-1个感应电势差；步骤404按顺时针或者逆时针，选取所述参考电极的邻近电极作为新的参考电极，其余n-1个电极为测量电极，获取n-1个感应电势差；步骤405直至遍历所有电极为新的参考电极，最终获取n*(n-1)个感应电势差；步骤406所述n*(n-1)个感应电势差作为输入数据，通过重构方程，计算每个重构区域的血液流速值，进而得到所述待重构区域的血液流速分布；其中，所述待重构区域即为待测量区域，n>2。
在图4中，以人体上肢(胳膊)作为待重构区域为例进行说明：步骤401在待重构区域的横截面处设置恒定均匀的磁场，即利用励磁装置在人体上肢横截面处设置一恒定均匀的磁场。步骤402将n个电极排布在所述横截面的外侧，所述横截面的外侧为待重构区域的皮肤外侧，如：待重构区域为人体上肢时，n个电极排布在人体上肢皮肤的外侧，即上肢皮肤表层；步骤403以其中一个电极为参考电极，其余n-1个电极为测量电极，获取n-1个感应电势差，即，以其中一个电极为参考电极，其余电极为测量电极，获取n-1个有效感应电势差；步骤404按顺时针或者逆时针，选取所述参考电极的邻近电极作为新的参考电极，其余n-1个电极为测量电极，获取n-1个感应电势差，如按逆时针顺序，选取下一个电极为参考电极，其余所有电极为测量电极，再获取n-1个有效感应电势差；步骤405直至遍历所有电极为新的参考电极，最终获取n*(n-1)个感应电势差，复步骤404，直至遍历所有电极为参考电极，最终获取n*(n-1)个有效感应电势差，所有的有效感应电势差N＝n*(n-1)；步骤406所述n*(n-1)个感应电势差作为输入数据，通过重构方程，计算每个重构区域的血液流速值，进而得到所述待重构区域的血液流速分布，即，通过重构方程，计算各重构区域的血液流速值，进而得到整个上肢截面的血液流速分布。其中，所述待重构区域即为待测量区域，n>2。
在图4中，在待重构区域的横截面处设置恒定均匀的磁场之前，对所述待重构区域进行划分，得到若干区域，所述若干区域为重构区域。将步骤101所述的上肢横截面划分为M个重构区域，其中M≤N；其中，所有的有效感应电势差N＝n*(n-1)。
在图4中，所述重构区域的划分方法为：选择所述待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；寻找所述待重构区域的几何中心处；以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。具体的实现方式可参照图1或图2中的详细说明。
在图4中，将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；或将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状的具体方法为：确定所述若干尺度形状的个数h，以所述极点为圆心，以k*R/h为半径依次向外作同心圆，得到所述若干尺度形状；其中，所述若干尺度形状为圆形形状；R为所述待重构区域的半径，系数k＝1,2...h。具体的实现方式可参照图1或图2中的详细说明。
在一种血液流速分布测量的方法中，所述重构方程为：
其中，VM表示第M个重构区域的轴向平均速度，WNM表示第M个区域的流动对第N个感应电势差的贡献权值，AM表示第M个重构区域的面积，ΔUN表示第N个测量感应电势差。
本发明同时提供一种血液流速分布测量的装置，包括：磁场单元，用于在待重构区域的横截面处设置恒定均匀的磁场；电极单元，将n个电极排布在所述横截面的外侧；感应电势差获取单元，用于以其中一个电极为参考电极，其余n-1个电极为测量电极，获取n-1个感应电势差；更新单元，按顺时针或者逆时针，选取所述参考电极的邻近电极作为新的参考电极，其余n-1个电极为测量电极，获取n-1个感应电势差；遍历单元，直至遍历所有电极为新的参考电极，最终获取n*(n-1)个感应电势差；计算单元，所述n*(n-1)个感应电势差作为输入数据，通过重构方程，计算每个重构区域的血液流速值，进而得到所述待重构区域的血液流速分布；其中，所述待重构区域即为待测量区域，n>2。具体的实现方式可参照图4和图5中的详细说明。
一种血液流速分布测量的装置，还包括：重构区域划分单元或者装置；所述重构区域划分单元或者装置，在计算每个重构区域的血液流速值之前，对所述待重构区域进行划分，得到若干区域，所述若干区域为重构区域，以计算每个重构区域内的血液流速对所述n*(n-1)个感应电势差的贡献权值。
所述重构区域划分单元或者装置，可采用图2中的一种重构区域划分的装置，包括：检测单元201、计算单元202、极坐标系建立单元203、尺度形状单元204极径单元205和划分单元206；所述检测单元201分别与所述计算单元202和所述尺度形状单元204连接，所述计算单元202与所述极坐标系建立单元203连接，所述极坐标系建立单元203还与所述尺度形状单元204和所述极径单元205连接，所述尺度形状单元204和所述极径单元205还与所述划分单元206连接；所述检测单元201，用于选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；所述计算单元202，用于寻找所述待重构区域的几何中心处；所述极坐标系建立单元203，用于以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；所述尺度形状单元204，用于在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；所述极径单元205，用于以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；所述划分单元206，用于所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。具体的实现方式可参照图1或图2中的详细说明。
其中，所述检测单元201，包括：等效单元；所述等效单元，用于将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；或所述等效单元，用于将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述尺度形状单元204完成下列操作：确定所述若干尺度形状的个数h，以所述极点为圆心，以k*R/h为半径依次向外作同心圆，得到所述若干尺度形状；其中，所述若干尺度形状为圆形形状；R为所述待重构区域的半径，系数k＝1,2...h。具体的实现方式可参照图1或图2中的详细说明。
一种血液流速分布测量的装置的所述重构方程为：
其中，V1...VM分别表示第1至第M个重构区域的轴向平均速度，WNM表示第M个区域的流动对第N个感应电势差的贡献权值，A1...AM表示第1至第M个重构区域的面积，ΔU1...ΔUN表示第1至第N个测量感应电势差。
其中，根据测量电极和重构区域的位置计算不同区域流动而引起感应电势差变化的权重值，计算公式如下：
公式中，ψin表示极点与测量电极位置的连线与极轴之间的夹角，ψout表示极点与参考电极位置的连线与极轴之间的夹角，(r,θ)表示在以待重构区域几何中心为极点建立的极坐标下的重构区域的几何中心的坐标，t表示迭代系数，取值范围为1到无穷大,B表示恒定磁场大小，R表示人体上肢的截面半径。
图5是本发明实施例基于电磁感应的上肢血液流速分布重构方法原理示意图。如图4和5所示，以人体上肢(胳膊)作为待重构区域为例进行说明，在图5中，第一通电线圈a、第二通电线圈b、测量电极c、动脉区域d、人体上肢的皮肤f，图5为图4的具体说明。
在图4和图5中，步骤401在待重构区域的横截面处设置恒定均匀的磁场。具体地说，向第一通电线圈a和第二通电线圈b通入电流，在待重构区域产生一个由第二通电线圈b向第一通电线圈a方向的恒定磁场B。
在图4和图5中，步骤402将n个电极排布在所述横截面的外侧，所述横截面的外侧为待重构区域的皮肤外侧，如：待重构区域为人体上肢时，n个电极排布在人体上肢时皮肤的外侧。具体地说，n个电极为16个电极，将16个电极c均匀排布在人体上肢的皮肤f外侧，16个电极的标号分别为第零号电极e0、第一号电极e1...第十五号电极e15，每2个电极间隔22.5度。当动脉区域d存在血液流动时，动脉血液沿垂直于纸面方面流动作切割磁感线运动，依据电磁感应原理，这会在上肢横截面处产生一个稳定的感应电势场，16个电极会检测到感应电势。将两个电极中的一个电极作为测量电极，另一个作为参考电极，同时接入到信号采集装置中，会得到所需的感应电势差信号。
在图4和图5中，步骤403以其中一个电极为参考电极，其余n-1个电极为测量电极，获取n-1个感应电势差。具体地说，n个电极为16个电极，首先以第零号电极e0为参考电极，其余的15个电极为测量电极(第一号电极e1...第十五号电极e15)，将得到15个电势差信号。
在图4和图5中，步骤404按顺时针或者逆时针，选取所述参考电极的邻近电极作为新的参考电极，其余n-1个电极为测量电极，获取n-1个感应电势差。具体地说，再以第一号电极e1为参考电极，其余15个电极(第零号电极e0，第二号电极e2...第十五号电极e15)为测量电极，再次得到15个电势差信号。
在图4和图5中，步骤405直至遍历所有电极为新的参考电极，最终获取n*(n-1)个感应电势差。具体地说，接下来依次以第二号电极e2、第三号电极e3...第十五号电极e15为参考电极，最终获得240个感应电势差信号。传统的测量方式只以其中一个电极为参考电极，只能得到15个感应电势差信号，本方法比传统测量方式得到的感应电势差信号数量扩增了16倍。在电磁感应测量技术中，有效的感应电势差数据数目越多，测量精度越高。
如将人体上肢横截面划分为M个重构区域，以图3划分方式为例，将待重构区域划分为64个重构区域，其中若干尺度形状的个数h＝3以及所述设定角度为2π/16。如图3所示，在计算每个重构区域的血液流速值之前，对所述待重构区域进行划分，得到若干区域，所述若干区域为重构区域，以计算每个重构区域内的血液流速对所述n*(n-1)个感应电势差的贡献权值。每个重构区域的标号方式为：极轴、第一极径与最小尺度形状相交区域为第一重构区域1，极轴、第一极径与邻近下一尺度形状相交区域为第二重构区域2，由内向外依次为第三重构区域3、第四重构区域4，之后按照逆时针顺序，由第一极径、第二极径与最小尺度形状相交区域为第五重构区域5，按照上述相同方法由内向外依次为第六重构区域6、第七重构区域7和第八重构区域8，再按照上述方法逆时针顺序依次排列标号9,10....64(图上未给出)分为第九重构区域和为第十重构区域....第六十四重构区域。64个重构区域中，每个重构区域内的血液流速对所述16*(16-1)个感应电势差的贡献权值，以上述电极的数量n＝16为例。
在图4和图5中，步骤406所述n*(n-1)个感应电势差作为输入数据，通过重构方程，计算每个重构区域的血液流速值，进而得到所述待重构区域的血液流速分布；其中，所述待重构区域即为待测量区域，n>2。具体地说，将测量得到的240个感应电势差作为输入数据导入下述重构方程，计算各重构区域的血液流速值，进而得到整个人体上肢截面处的血液流速分布。
其中，V1...VM分别表示第1至第M个重构区域的轴向平均速度，WNM表示第M个区域的流动对第N个感应电势差的贡献权值，A1...AM表示第1至第M个重构区域的面积，ΔU1...ΔUN表示第1至第N个测量感应电势差。
其中，根据测量电极和重构区域的位置计算不同区域流动而引起感应电势差变化的权重值，计算公式如下：
公式中，ψin表示极点与测量电极位置的连线与极轴之间的夹角，ψout表示极点与参考电极位置的连线与极轴之间的夹角，(r,θ)表示在以待重构区域几何中心为极点建立的极坐标下的重构区域的几何中心的坐标，t表示迭代系数，取值范围为1到无穷大,B表示恒定磁场大小；所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形，R表示待重构区域的横截面的截面半径，也就是说为人体上肢的截面半径。
同时，所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；M个重构区域面积AM计算方法如下：
感应电势差ΔUN由实际测量得到，最后将计算得到的WNM和AM代入到重构方程中，即可得到各重构区域的速度值VM,最终得到待重构区域的血液流速分布。
以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种重构区域划分的方法，其特征在于，包括：
选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；
寻找所述待重构区域的几何中心处；
以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；
在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；
以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；
所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；
其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径的具体方法为：
当以所述极点为始点，所述极轴所在射线为边，按照所述设定角度在所述二维极坐标系中逆时针或者顺时针旋转后，与待重构区域边缘相交后得到第一极径，然后以极点为始点，以所述第一极径所在射线为边按照所述设定角度在所述二维极坐标系中旋转后，得到第二极径，依次类推，得到第N极径；
其中，所述若干极径的个数N为360°/设定角度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；或
将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状的具体方法为：确定所述若干尺度形状的个数h，以所述极点为圆心，以k*R/h为半径依次向外作同心圆，得到所述若干尺度形状；
其中，所述若干尺度形状为圆形形状；R为所述待重构区域的半径，系数k＝1,2...h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：
在选择待重构区域之前，设定重构区域划分的个数M，根据所述重构区域划分的个数M，确定所述若干尺度形状的个数h以及所述设定角度2π/m；
其中，其中，m＝M/(h+1)。
5.一种重构区域划分的装置，其特征在于，包括：
检测单元(201)、计算单元(202)、极坐标系建立单元(203)、尺度形状单元(204)极径单元(205)和划分单元(206)；所述检测单元(201)分别与所述计算单元(202)和所述尺度形状单元(204)连接，所述计算单元(202)与所述极坐标系建立单元(203)连接，所述极坐标系建立单元(203)还与所述尺度形状单元(204)和所述极径单元(205)连接，所述尺度形状单元(204)和所述极径单元(205)还与所述划分单元(206)连接；
所述检测单元(201)，用于选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；
所述计算单元(202)，用于寻找所述待重构区域的几何中心处；
所述极坐标系建立单元(203)，用于以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；
所述尺度形状单元(204)，用于在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；
所述极径单元(205)，用于以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；
所述划分单元(206)，用于所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；
其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
所述极径单元(205)，包括：旋转单元；
所述旋转单元，当以所述极点为始点，所述极轴所在射线为边，按照所述设定角度在所述二维极坐标系中逆时针或者顺时针旋转后，与待重构区域边缘相交后得到第一极径，然后以极点为始点，以所述第一极径所在射线为边按照所述设定角度在所述二维极坐标系中旋转后，得到第二极径，依次类推，得到第N极径；
其中，所述若干极径的个数N为360°/设定角度。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
所述检测单元(201)，包括：等效单元；
所述等效单元，用于将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述待重构区域的形状为圆形；或
所述等效单元，用于将所述待重构区域的横截面等效为圆，所述尺度形状单元(204)完成下列操作：确定所述若干尺度形状的个数h，以所述极点为圆心，以k*R/h为半径依次向外作同心圆，得到所述若干尺度形状；
其中，所述若干尺度形状为圆形形状；R为所述待重构区域的半径，系数k＝1,2...h。
8.根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
确定单元；
所述确定单元与所述计算单元(202)连接，在选择待重构区域之前，所述确定单元用于设定或者确定重构区域划分的个数M，根据所述重构区域划分的个数M，确定所述若干尺度形状的个数h以及所述设定角度2π/m；
其中，m＝M/(h+1)。
9.一种重构区域划分的装置，其特征在于，包括：
存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序为如权利要求1～4任一项所述的方法，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
选择待重构区域，以及检测所述待重构区域的形状；
寻找所述待重构区域的几何中心处；
以所述几何中心处为极点建立二维极坐标系；
在所述二维极坐标系中，以所述几何中心处为极点，对所述形状按若干尺度进行缩小，得到若干尺度形状；
以极点为始点，以所述极轴所在射线为边，按照设定角度在所述二维极坐标系中旋转，得到若干极径；
所述若干极径分别将所述若干尺度形状划分为若干区域，所述若干区域为重构区域；
其中，所述待重构区域为需要测量血液流速分布的区域。
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