CN110811617B - 一种电阻抗断层成像方法 - Google Patents

一种电阻抗断层成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电阻抗断层成像方法，包括以下步骤：一、电极束缚带上导电橡胶块的标示；二、电阻抗数据的采集；三、电阻抗断层的成像。本发明方法步骤简单，设计合理，以对测试对象进行电阻抗数据采集并形成电阻抗断层图像，提高电阻抗断层图像的准确性，也为电阻抗断层图像数据分析提高了准确性。

Description

一种电阻抗断层成像方法
技术领域
本发明属于电阻抗断层成像技术领域，尤其是涉及一种电阻抗断层成像方法。
背景技术
电阻抗断层成像是30多年前发明的一种无辐射功能性成像技术，根据生物组织的电阻抗特性来形成人体内的电阻抗断层图，可以对目标电阻率分布的变化进行成像。其原理是根据人体的不同组织具有不同的电阻率且具有不同的电阻抗频率特征这一生物物理原理，通过对人体施加一定模式的安全电流，测量其体表的响应电压的关系，采用重构算法进行人体不同部位的阻抗或其变化分布的新型医学功能性成像。与传统医学成像技术相比，该技术不使用射线或核素，对人体无害。
因此，现如今缺少一种电阻抗断层成像方法，以对测试对象进行电阻抗数据采集并形成电阻抗断层图像，提高电阻抗断层图像的准确性，也为电阻抗断层图像数据分析提高了准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电阻抗断层成像方法，其方法步骤简单，设计合理，以对测试对象进行电阻抗数据采集并形成电阻抗断层图像，提高电阻抗断层图像的准确性，也为电阻抗断层图像数据分析提高了准确性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电阻抗断层成像方法，该方法采用的装置包括电极束缚带，所述电极束缚带包括橡胶束缚带、多个沿橡胶束缚带长度方向均布的导电橡胶块和与导电橡胶块连接的金属导电接头，所述橡胶束缚带的一端设置有多个卡孔，所述橡胶束缚带的另一端设置有卡装在卡孔内的卡扣凸起，所述导电橡胶块和金属导电接头的数量相等，且导电橡胶块和金属导电接头的数量均为偶数，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、电极束缚带上导电橡胶块的标示：
步骤101、将电极束缚带上导电橡胶块沿橡胶束缚带的一端至橡胶束缚带的另一端顺序依次标示为第1个导电橡胶块，第2个导电橡胶块，、、、，第i个导电橡胶块，、、、，第n个导电橡胶块，相应的金属导电接头分别为第1个金属导电接头，第2个金属导电接头，、、、，第i个金属导电接头，、、、，第n个金属导电接头；其中，i和n均为正整数，且1≤i≤n，n表示导电橡胶块或者金属导电接头的数量，且n为偶数；
步骤102、将电极束缚带缠绕在测试对象上；
步骤二、电阻抗数据的采集：
步骤201、给第1个金属导电接头和第2个金属导电接头分别施加正电流信号和负电流信号，在第1个金属导电接头施加正电流信号和第2个金属导电接头施加负电流信号的过程中，主控器依次采集第3个金属导电接头和第4个金属导电接头之间的电压差第4个金属导电接头和第5个金属导电接头之间的电压差/>、、、，第n-1个金属导电接头和第n个金属导电接头之间的电压差/>
步骤202、按照步骤201所述的方法，当2≤i≤n-2时，给第i个金属导电接头和第i+1个金属导电接头施加正电流信号和负电流信号，在第i个金属导电接头施加正电流信号和第i+1个金属导电接头施加负电流信号的过程中，主控器依次剩余相邻两个金属导电接头之间的电压差以及第n个金属导电接头与第1个金属导电接头之间的电压差V16/1；
步骤203、给第n-1个金属导电接头和第n个金属导电接头施加正电流信号和负电流信号，在第n-1个金属导电接头施加正电流信号和第n个金属导电接头施加负电流信号的过程中，主控器依次采集第1个金属导电接头和第2个金属导电接头之间的电压差第2个金属导电接头和第3个金属导电接头之间的电压差/>第3个金属导电接头和第4个金属导电接头之间的电压差/>、、、，第n-3个金属导电接头和第n-2个金属导电接头之间的电压差/>
步骤204、给第n个金属导电接头和第1个金属导电接头施加正电流信号和负电流信号，在第n个金属导电接头和第1个金属导电接头施加正电流信号和负电流信号的过程中，主控器依次采集第2个金属导电接头和第3个金属导电接头之间的电压差第3个金属导电接头和第4个金属导电接头之间的电压差/>第4个金属导电接头和第5个金属导电接头之间的电压差/>、、、，第n-2个金属导电接头和第n-1个金属导电接头之间的电压差得到一帧电阻抗数据；
步骤三、电阻抗断层的成像：
主控器调取电阻抗断层成像算法模块，并输入一帧电阻抗数据至，得到电阻抗断层图像。
上述的一种电阻抗断层成像方法，其特征在于：所述正电流信号I+为I+＝Asin(2πft)，负电流信号I-为I-＝-Asin(2πft)；其中，A表示电流的最大值，且取值范围为f表示频率，且f的取值范围为50kHz～200kHz。
上述的一种电阻抗断层成像方法，其特征在于：所述正电流信号由第一恒流源提供，所述负电流信号由第二恒流源提供，所述第一恒流源的输出端连接有第一跟随器，所述第二恒流源的输出端连接有第二跟随器，所述第一跟随器的输出端经过电阻R1和电阻R2接地，所述第二跟随器的输出端经过电阻R3和电阻R4接地；
当第i个金属导电接头施加正电流信号和第i+1个金属导电接头施加负电流信号的过程中，主控器采集电阻R1和电阻R2的连接端的第一电压Vo+以及电阻R3和电阻R4的连接端的第二电压Vo-，主控器根据公式得到第i个金属导电接头和第i+1个金属导电接头之间的接触阻抗Zi,i+1，以判断测试对象是否接触导电橡胶块；其中，R1表示电阻R1的电阻值，R2表示电阻R2的电阻值，R3表示电阻R3的电阻值，R4表示电阻R4的电阻值，Iy表示电流的有效值，且/>且Iy的取值范围为1mA～5mA。
上述的一种电阻抗断层成像方法，其特征在于：主控器将得到的第i个金属导电接头和第i+1个金属导电接头之间的接触阻抗和接触阻抗设定值进行比较，当第i个金属导电接头和第i+1个金属导电接头之间的接触阻抗符合接触阻抗设定值，则测试对象接触导电橡胶块，佩戴良好；
当第i个金属导电接头和第i+1个金属导电接头之间的接触阻抗大于接触阻抗设定值，则测试对象未接触导电橡胶块，佩戴不符合测试要求。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、所采用的电阻抗断层成像方法步骤简单、实现方便且操作简便，提高电阻抗断层图像的准确性，也为电阻抗断层图像数据分析提高了准确性。
2、所采用的电阻抗断层成像方法操作简便且使用效果好，首先进行电极束缚带上导电橡胶块的标示，其次进行电阻抗数据的采集，给相邻两个金属导电接头分别施加正电流信号和负电流信号，从而在相邻两个导电橡胶块之间施加正电流信号和负电流信号，在一个金属导电接头施加正电流信号和另一个金属导电接头施加负电流信号的过程中，依次采集剩余相邻的金属导电接头之间的电压差，从而完成一帧电阻抗数据采集，最后根据电阻抗数据得到电阻抗断层图像。
综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理，以对测试对象进行电阻抗数据采集并形成电阻抗断层图像，提高电阻抗断层图像的准确性，也为电阻抗断层图像数据分析提高了准确性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明电极束缚带的结构示意图。
图2为本发明电阻抗断层成像方法的流程框图。
附图标记说明:
1—金属导电接头； 2—橡胶束缚带； 3—导电橡胶块；
4—卡扣凸起； 5—卡孔。
具体实施方式
如图1至图2所示的一种电阻抗断层成像方法，该方法采用的装置包括电极束缚带，所述电极束缚带包括橡胶束缚带2、多个沿橡胶束缚带2长度方向均布的导电橡胶块3和与导电橡胶块3连接的金属导电接头1，所述橡胶束缚带2的一端设置有多个卡孔5，所述橡胶束缚带2的另一端设置有卡装在卡孔5内的卡扣凸起4，所述导电橡胶块3和金属导电接头1的数量相等，且导电橡胶块3和金属导电接头1的数量均为偶数，该方法包括以下步骤：
步骤一、电极束缚带上导电橡胶块的标示：
步骤101、将电极束缚带上导电橡胶块3沿橡胶束缚带2的一端至橡胶束缚带2的另一端顺序依次标示为第1个导电橡胶块3，第2个导电橡胶块3，、、、，第i个导电橡胶块3，、、、，第n个导电橡胶块3，相应的金属导电接头分别为第1个金属导电接头1，第2个金属导电接头1，、、、，第i个金属导电接头1，、、、，第n个金属导电接头1；其中，i和n均为正整数，且1≤i≤n，n表示导电橡胶块或者金属导电接头1的数量，且n为偶数；
步骤102、将电极束缚带缠绕在测试对象上；
步骤二、电阻抗数据的采集：
步骤201、给第1个金属导电接头1和第2个金属导电接头1分别施加正电流信号和负电流信号，在第1个金属导电接头1施加正电流信号和第2个金属导电接头1施加负电流信号的过程中，主控器依次采集第3个金属导电接头1和第4个金属导电接头1之间的电压差第4个金属导电接头1和第5个金属导电接头1之间的电压差/>、、、，第n-1个金属导电接头1和第n个金属导电接头1之间的电压差/>
步骤202、按照步骤201所述的方法，当2≤i≤n-2时，给第i个金属导电接头1和第i+1个金属导电接头1施加正电流信号和负电流信号，在第i个金属导电接头1施加正电流信号和第i+1个金属导电接头1施加负电流信号的过程中，主控器依次剩余相邻两个金属导电接头1之间的电压差以及第n个金属导电接头1与第1个金属导电接头1之间的电压差V16/1；
步骤203、给第n-1个金属导电接头1和第n个金属导电接头1施加正电流信号和负电流信号，在第n-1个金属导电接头1施加正电流信号和第n个金属导电接头1施加负电流信号的过程中，主控器依次采集第1个金属导电接头1和第2个金属导电接头1之间的电压差第2个金属导电接头1和第3个金属导电接头1之间的电压差/>第3个金属导电接头1和第4个金属导电接头1之间的电压差/>、、、，第n-3个金属导电接头1和第n-2个金属导电接头1之间的电压差/>
步骤204、给第n个金属导电接头1和第1个金属导电接头1施加正电流信号和负电流信号，在第n个金属导电接头1和第1个金属导电接头1施加正电流信号和负电流信号的过程中，主控器依次采集第2个金属导电接头1和第3个金属导电接头1之间的电压差第3个金属导电接头1和第4个金属导电接头1之间的电压差/>第4个金属导电接头1和第5个金属导电接头1之间的电压差/>、、、，第n-2个金属导电接头1和第n-1个金属导电接头1之间的电压差/>得到一帧电阻抗数据；
步骤三、电阻抗断层的成像：
主控器调取电阻抗断层成像算法模块，并输入一帧电阻抗数据至，得到电阻抗断层图像。
本实施例中，所述正电流信号I+为I+＝Asin(2πft)，负电流信号I-为I-＝-Asin(2πft)；其中，A表示电流的最大值，且取值范围为f表示频率，且f的取值范围为50kHz～200kHz。
本实施例中，所述正电流信号由第一恒流源提供，所述负电流信号由第二恒流源提供，所述第一恒流源的输出端连接有第一跟随器，所述第二恒流源的输出端连接有第二跟随器，所述第一跟随器的输出端经过电阻R1和电阻R2接地，所述第二跟随器的输出端经过电阻R3和电阻R4接地；
当第i个金属导电接头1施加正电流信号和第i+1个金属导电接头1施加负电流信号的过程中，主控器采集电阻R1和电阻R2的连接端的第一电压Vo+以及电阻R3和电阻R4的连接端的第二电压Vo-，主控器根据公式得到第i个金属导电接头1和第i+1个金属导电接头1之间的接触阻抗Zi,i+1，以判断测试对象是否接触导电橡胶块；其中，R1表示电阻R1的电阻值，R2表示电阻R2的电阻值，R3表示电阻R3的电阻值，R4表示电阻R4的电阻值，Iy表示电流的有效值，且/>且Iy的取值范围为1mA～5mA。
本实施例中，主控器将得到的第i个金属导电接头1和第i+1个金属导电接头1之间的接触阻抗和接触阻抗设定值进行比较，当第i个金属导电接头1和第i+1个金属导电接头1之间的接触阻抗符合接触阻抗设定值，则测试对象接触导电橡胶块，佩戴良好；
当第i个金属导电接头1和第i+1个金属导电接头1之间的接触阻抗大于接触阻抗设定值，则测试对象未接触导电橡胶块，佩戴不符合测试要求。
本实施例中，进一步优选，n＝16。
本实施例中，所述橡胶束缚带2上均布多个供导电橡胶块3安装的安装槽，所述导电橡胶块3黏贴在安装槽内。
本实施例中，需要说明的是，各个导电橡胶块3和各个金属导电接头1之间电连接。
本实施例中，主控器可采用ARM微控制器或者FPGA微控制器。
本实施例中，所述电阻R1的取值为510Ω，电阻R2的取值为100Ω，电阻R3的取值为510Ω，电阻R4的取值为100Ω；接触阻抗设定值的范围为大于0小于等于1000欧姆。实际使用过程中，可以根据需要进行调节。
本实施例中，需要说明的是，给第i个金属导电接头1和第i+1个金属导电接头1分别施加正电流信号和负电流信号时，则分别通过第i个导电橡胶块3和第i+1个导电橡胶块3施加在测试对象上，且因为施加的正电流信号和负电流信号十分微小，有效值通常为1mA～5mA对测试对象人体是安全电流，不会造成测试对象人体的伤害。
本实施例中，需要说明的是，当第i个金属导电接头1和第i+1个金属导电接头1之间的接触阻抗Zi,i+1时，i的取值范围为1≤i≤n-1；当第n个金属导电接头1施加正电流信号和第1个金属导电接头1施加负电流信号的过程中，根据上述方法，得到第n个金属导电接头1和第1个金属导电接头1之间的接触阻抗Z16,1进行判断。
综上所述，本发明方法电阻抗断层成像方法简便，首先电极束缚带上导电橡胶块的标示，其次进行电阻抗数据的采集，给相邻两个分别施加正电流信号和负电流信号，从而在相邻两个导电橡胶块之间施加正电流信号和负电流信号，在一个金属导电接头施加正电流信号和另一个金属导电接头施加负电流信号的过程中，依次采集剩余相邻的金属导电接头之间的电压差，从而一帧电阻抗数据，最后根据电阻抗数据得到电阻抗断层图像，提高电阻抗断层图像的准确性，也为电阻抗断层图像数据分析提高了准确性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电阻抗断层成像方法，该方法采用的装置包括电极束缚带，所述电极束缚带包括橡胶束缚带(2)、多个沿橡胶束缚带(2)长度方向均布的导电橡胶块(3)和与导电橡胶块(3)连接的金属导电接头(1)，所述橡胶束缚带(2)的一端设置有多个卡孔(5)，所述橡胶束缚带(2)的另一端设置有卡装在卡孔(5)内的卡扣凸起(4)，所述导电橡胶块(3)和金属导电接头(1)的数量相等，且导电橡胶块(3)和金属导电接头(1)的数量均为偶数，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、电极束缚带上导电橡胶块的标示：
步骤101、将电极束缚带上导电橡胶块(3)沿橡胶束缚带(2)的一端至橡胶束缚带(2)的另一端顺序依次标示为第1个导电橡胶块(3)，第2个导电橡胶块(3)，、、、，第i个导电橡胶块(3)，、、、，第n个导电橡胶块(3)，相应的金属导电接头分别为第1个金属导电接头(1)，第2个金属导电接头(1)，、、、，第i个金属导电接头(1)，、、、，第n个金属导电接头(1)；其中，i和n均为正整数，且1≤i≤n，n表示导电橡胶块或者金属导电接头(1)的数量，且n为偶数；
步骤102、将电极束缚带缠绕在测试对象上；
步骤二、电阻抗数据的采集：
步骤201、给第1个金属导电接头(1)和第2个金属导电接头(1)分别施加正电流信号和负电流信号，在第1个金属导电接头(1)施加正电流信号和第2个金属导电接头(1)施加负电流信号的过程中，主控器依次采集第3个金属导电接头(1)和第4个金属导电接头(1)之间的电压差第4个金属导电接头(1)和第5个金属导电接头(1)之间的电压差/>、、、，第n-1个金属导电接头(1)和第n个金属导电接头(1)之间的电压差/>
步骤202、按照步骤201所述的方法，当2≤i≤n-2时，给第i个金属导电接头(1)和第i+1个金属导电接头(1)施加正电流信号和负电流信号，在第i个金属导电接头(1)施加正电流信号和第i+1个金属导电接头(1)施加负电流信号的过程中，主控器依次剩余相邻两个金属导电接头(1)之间的电压差以及第n个金属导电接头(1)与第1个金属导电接头(1)之间的电压差V16/1；
步骤203、给第n-1个金属导电接头(1)和第n个金属导电接头(1)施加正电流信号和负电流信号，在第n-1个金属导电接头(1)施加正电流信号和第n个金属导电接头(1)施加负电流信号的过程中，主控器依次采集第1个金属导电接头(1)和第2个金属导电接头(1)之间的电压差第2个金属导电接头(1)和第3个金属导电接头(1)之间的电压差/>第3个金属导电接头(1)和第4个金属导电接头(1)之间的电压差/>、、、，第n-3个金属导电接头(1)和第n-2个金属导电接头(1)之间的电压差/>
步骤204、给第n个金属导电接头(1)和第1个金属导电接头(1)施加正电流信号和负电流信号，在第n个金属导电接头(1)和第1个金属导电接头(1)施加正电流信号和负电流信号的过程中，主控器依次采集第2个金属导电接头(1)和第3个金属导电接头(1)之间的电压差第3个金属导电接头(1)和第4个金属导电接头(1)之间的电压差/>第4个金属导电接头(1)和第5个金属导电接头(1)之间的电压差/>、、、，第n-2个金属导电接头(1)和第n-1个金属导电接头(1)之间的电压差/>得到一帧电阻抗数据；
步骤三、电阻抗断层的成像：
主控器调取电阻抗断层成像算法模块，并输入一帧电阻抗数据至，得到电阻抗断层图像；
所述正电流信号由第一恒流源提供，所述负电流信号由第二恒流源提供，所述第一恒流源的输出端连接有第一跟随器，所述第二恒流源的输出端连接有第二跟随器，所述第一跟随器的输出端经过电阻R1和电阻R2接地，所述第二跟随器的输出端经过电阻R3和电阻R4接地；
当第i个金属导电接头(1)施加正电流信号和第i+1个金属导电接头(1)施加负电流信号的过程中，主控器采集电阻R1和电阻R2的连接端的第一电压Vo+以及电阻R3和电阻R4的连接端的第二电压Vo-，主控器根据公式得到第i个金属导电接头(1)和第i+1个金属导电接头(1)之间的接触阻抗Zi,i+1，以判断测试对象是否接触导电橡胶块；其中，R1表示电阻R1的电阻值，R2表示电阻R2的电阻值，R3表示电阻R3的电阻值，R4表示电阻R4的电阻值，Iy表示电流的有效值，且/>且Iy的取值范围为1mA～5mA。
2.按照权利要求1所述的一种电阻抗断层成像方法，其特征在于：所述正电流信号I+为I+＝Asin(2πft)，负电流信号I-为I-＝-Asin(2πft)；其中，A表示电流的最大值，且取值范围为f表示频率，且f的取值范围为50kHz～200kHz。
3.按照权利要求1所述的一种电阻抗断层成像方法，其特征在于：主控器将得到的第i个金属导电接头(1)和第i+1个金属导电接头(1)之间的接触阻抗和接触阻抗设定值进行比较，当第i个金属导电接头(1)和第i+1个金属导电接头(1)之间的接触阻抗符合接触阻抗设定值，则测试对象接触导电橡胶块，橡胶束缚带佩戴良好；
当第i个金属导电接头(1)和第i+1个金属导电接头(1)之间的接触阻抗大于接触阻抗设定值，则测试对象未接触导电橡胶块，橡胶束缚带佩戴不符合测试要求。
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