专利名称：一种电阻抗断层成像测量方法电阻抗断层成像(Electrical impedance tomography, EIT)通过置于人体体表 的电极阵列，依据激励-测量模式施加微小激励电流，测量响应电压，通过重建算法获取人 体内部的电阻抗分布图像，提取与人体生理、病理状态相关的组织或器官的电特性信息，给 出反映组织、器官功能状态及其变化规律的图像结果。EIT具有无损伤、功能成像和医学图 像监护三大突出优势。国内目前已建立多个EIT实验装置和研究平台，并在乳腺肿瘤检测， 脑、腹部渗血监护和肺功能测量等方面向临床应用研究发展，从方法学研究向应用基础和 临床应用研究过渡的时机已经成熟。EIT方法学研究在于探索成像原理，希望影响因素最 少，其测量系统通常是理想化的，具有最高的检测灵敏度和最佳的信噪比，可以分辨任意微 小的边界电压检测值。实用化EIT测量与仿真时的理想条件相差甚远，其检测灵敏度(精 度)和信噪比是有限的。实用化EIT系统由数据测量系统及图像重构软件两大部分组成，系统总体原理图 如附图1所示。数据测量系统包括激励源、电极阵列、激励-测量模式转换、信号采集与预 处理、信号解调。其中环形电极阵列包含的电极数不小于8个，一般较为常用的是16电极 阵列和32电极阵列。激励源的作用是产生对人体安全的正弦激励并以一定的激励模式施 加于激励电极上；测量系统的主要功能是从测量电极以一定测量方法获取正弦激励下的体 表电信号，经高精度放大后采用解调技术提取反映成像目标内阻抗分布信息，供算法重构 阻抗图像应用；控制电路作为计算机与激励源及测量电路间的接口电路，主要负责激励源 及测量电路的参数及模式设置，以及校正和定标等功能；最终采集得到的数据通过计算机 进行数据处理、采用一定的算法进行图像重构和图像显示。不同的激励-测量模式对实用化EIT系统的检测精度和信噪比有不同的要求。对 于检测灵敏度(精度)和信噪比有限的实用化EIT系统，激励-测量模式是影响系统最终成 像结果的关键因素之一。相邻激励-相邻测量(Adjacent Excitation pattern-Adjacent measurement pattern, AEP-AMP)是EIT最常用的激励-测量模式，如附图2所示。该 模式具有最大的独立测量数(一次激励可获得13独立测量电压)，数据信息丰富。仿 真条件下，激励电流为1mA，均勻场电导率为0. IQ-1HT1时，该模式下测量电压动态范围 为0. 1247mV-0. 9715mV，次小边界电压为0. 1281mV，边界电压值测量值小，电压的动态范 围宽。为获得高质量的成像结果，该模式要求噪声水平低，动态范围宽，检测灵敏度高于 0. 0035mV(分辨任两个电压的差异，即高于次小电压值减去最小电压值)的EIT检测系统。 但是实用化EIT系统的检测灵敏度和噪声水平总是有限的，往往缺乏必要的数据分辨能 力，AEP-AMP下测量电压小，难以识别或分辨，影响图像重建结果。为了提高测量信号的信噪比，现有技术中提出了一种在交叉电极上测量边界电压 的交叉测量协议(Cross measurement protocol,CMP) 0相邻激励下，以单位条件下相邻测量的最大信号为阈值，在所有非电流注入电极对上做灵活选择，如果测量电极对上计算出 的电压小于阈值则被舍去，否则保留，如附图3所示。这种CMP模式下共有48个测量电极 对，以下简称为CMP-48。现有的CMP技术，方案的确定需通过阈值电压筛选，没有其他更为 直接的测量电极对确定方法，较为麻烦；一次激励需要检测48个数据，约为AMP测量数的 3-4倍，会明显影响系统的实时性；只是给出特定目标(位于场域中心)在一定的噪声水平 下的一种交叉方法及其效果，没有对交叉测量方法原理和CMP-48的必要性进行深入的研 究和分析，更没有指出是否存在其他更优的CMP。CMP方式下，测量电极对不局限于两个相邻的电极。对于一个采用相邻激励的16 电极EIT系统，可有91个交叉测量数据。全部或过多采用91个数据不仅将增加更多的数 据采集时间，系统的实时性受到影响，而且由于其中包含了很多可信度较差的、相邻电极间 的小信号测量，反而不利于改善整体数据的可信度和有效性，会影响成像质量。
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电阻抗断层成像测量交叉方 法，可改善测量整体数据的可信度和有效性，获取更好的成像效果，同时减少冗余测量，提 高测量的实时性。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电阻抗断层成像测量方法，其 特征在于，在置于人体体表的N个电极的环形阵列中，每两个相邻电极组成一对激励电极 对进行一次激励，共进行N次激励，一次激励中，除激励电极对外的其他N-2个电极作为测 量电极，选取与该次激励中被激励电极相邻的两个电极作为参考电极，分别与其他测量电 极组成测量电极对，以及两个参考电极组成的一对测量电极对，共2N-7个测量电极对，通 过所述激励电极对输入激励电流后，测量所述2N-7个测量电极对的电压数据，根据N次激 励测量得到的所有N(2N-7)个电压数据获取人体内部的电阻抗分布图像，其中N为不小于8 的整数。本发明实施例的典型特征是25个测量电压，经分解还原成相邻测量模式下各独立 测量数据之和，如附图4中经电极3和6测量得到的电压可还原成3和4，4和5，5和6这 三个相邻测量模式下的独立测量电压之和，每个独立测量数出现的机会均等，均为13次， 有利于改善成像质量。另外，本发明实施例还提供了另一种电阻抗断层成像测量方法，其特征在于，在置 于人体体表的N个电极环形阵列中，每两个相邻电极组成一对激励电极对进行一次激励， 共进行N次激励，在一次激励中，除激励电极对外的其他N-2个电极作为测量电极，选取与 该次激励中被激励电极相邻的任一个电极作为参考电极，分别与其他测量电极组成N-3个 测量电极对，通过所述两个激励电极输入激励电流后，测量所述N-3个测量电极对的电压 数据，根据N次激励测量得到的所有N(N-3)个电压数据获取人体内部的电阻抗分布图像， 其中N为不小于8的整数。本发明实施例的典型特征是13个测量电压，是冗余最小的交叉 测量方法。 实施本发明实施例，具有如下有益效果可改善测量整体数据的可信度和有效性， 有足够的独立测量数，冗余测量少，测量的实时性好。特别是在EIT系统测量灵敏度较低和 信噪比较差时可获取更好的成像效果。为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1是实用化EIT检测系统的原理框图；图2是常用的相邻激励_相邻测量方式下一次激励下的测量电极对；图3是现有的CMP-48测量方法中一次激励下测量电极对的选取方法示意图；图4为本发明第一实施例中一种电阻抗断层成像中一次激励下25电极对测量方 法的测量电极对的选取方法示意图；图5为本发明第二实施例中一种电阻抗断层成像中一次激励下13电极对测量方 法的测量电极对的选取方法示意图；图6为本发明实施例中进行仿真对比的三个目标模型图；图7为本发明实施例中在不同检测灵敏度的EIT系统下不同测量模式对目标A的 成像结果；图8为本发明实施例中在检测不同灵敏度的EIT系统下不同测量模式对目标B的 成像结果；图9为本发明实施例中在检测不同灵敏度的EIT系统下不同测量模式对目标C的 成像结果；图10为本发明实施例中在不同信噪比的EIT系统下不同测量模式对目标A的成像结果；图11为本发明实施例中在不同信噪比的EIT系统下不同测量模式对目标B的成像结果；图12为本发明实施例中在不同信噪比的EIT系统下不同测量模式对目标C的成
像结果。图中1.成像目标A，2.成像目标B，3.成像目标C。



本发明实施例公开了一种电阻抗断层成像测量方法，其特征在于，在置于人体体表的N个电极的环形阵列中，每两个相邻电极组成一对激励电极对进行一次激励，共进行N次激励，一次激励中，除激励电极对外的其他N-2个电极作为测量电极，选取与该次激励中被激励电极相邻的两个电极作为参考电极，分别与其他测量电极组成测量电极对，以及两个参考电极组成的一对测量电极对，共2N-7个测量电极对，通过所述激励电极对输入激励电流后，测量所述2N-7个测量电极对的电压数据，根据N次激励测量得到的所有N(2N-7)个电压数据获取人体内部的电阻抗分布图像，其中N为不小于8的整数。本发明实施例还公开了另一种电阻抗断层成像测量方法。采用本发明，可改善测量整体数据的可信度和有效性，有足够的独立测量数，冗余测量少，测量的实时性好。特别是在EIT系统测量灵敏度较低和信噪比较差时可获取更好的成像效果。