电阻抗成像技术在临床实时监测中的应用.pdf

Jun.2005, Volume 2, No.6 (Serial No.7) 通讯和计算机 Journal of Communication and Computer, ISSN1548-7709, USA 电阻抗成像技术在临床实时监测中的应用 1 2 潘 镝 ，田 霞 (1 第四军医大学生物医学工程系，西安 710032 ；2 西安石油大学计算机学院，西安 710065 ) 摘 要：本文介绍了一种可实时监测患者体腔内出血情况的成像系统。该系统利用血液与周围组织器 官电导率的差异，采用 16 电极通过DSP 的控制对人体施加电信号并测量相应的电压改变，从而获得患者 体腔内空间电导率的变化，进而利用图像重建算法获得体内出血情况的动态变化。本文着重介绍了该系统 的组成原理及各个功能模块的硬件系统的实现，并且讨论了目前存在的技术问题和发展前景。 关键词：电阻抗成像；DSP ；图像重建；DDS 难以准确把握，我们通过对病人体表电极施加电流 1. 引 言 并获得体内电阻率的变化，采用EIT 技术实时获得 [3] 体内出血量及方位的变化 ，为进一步临床治疗提 电阻抗成像技术(EIT) [1] 是近年来发展起来的 供可靠信息。 一种新型算法，该方法利用人体内部各器官和组织 该系统的实现分为硬件和软件两大部分。其中 电导率的不同，通过对人体施加电信号并采集测 硬件部分完成数据测量及采集，主要包括：16 电极 量，获得人体内部电阻率分布，进而通过图像重建 系统，DDS 正弦信号发生器，压控电流源(VCCS)， 算法对人体内功能成像。 解调电路，DSP 及A/D 转换器及多路开关阵列等。 虽然目前该方法相对于X 射线、核磁共振及CT 软件部分负责数据处理及图像重建，包括计算机系 而言还存在成像分辨率较低、清晰度不高等缺点，但 统软件和其它相关软件。系统工作时，首先在DSP 是由于其具有结构简单、成本低廉、使用方便和对人 控制下采用数字电子合成技术(DDS)获得所需的正 体无辐射等优点，在临床监护、工业测量等领域仍具 弦信号，经过压控电流源(VCCS)转化为幅度稳定的 有广泛的应用价值。自1995 年英国Sheffield[2]大学 电流，然后通过开关阵列的选择将电流输入指定电 实现第一台EIT 成像系统，电阻抗成像技术就引起 极，并且同时测量其它电极电压的变化，之后通过 了各个国家的广泛关注。 电极采得的信号经过解调、放大和A/D 转换后输入 DSP 进行预处理，由计算机利用重构算法成像，系 2. 系统设计思想及结构 统框架如图1 所示。 由于临床内伤病人体内器官脏器出血情况不 易掌握和观察困难，往往造成临床医生对患者治疗 1潘 镝 （1983－），男，现为第四军医大学生物医学工程系2001 级学生；研究方向：数字图像处理，医疗仪器，电阻抗成 像等。 2 田 霞 （1954－），女，西安石油大学计算机学院高级工程师；研究方向：信号处理与信息管理。 44 电阻抗成像技术在临床实时监测中的应用 列 阵 关 开 器 大 道 放 通 四 器 调解 道 通 四 A/D 转换 电 极 D S P