多激励频率模式磁感应层析成像系统

摘要

磁感应层析成像（Magnetic Induction Tomography，简称MIT）技术是一种基于电磁感应原理和涡流检测原理的新型层析成像技术，具有非接触性、无创性、低成本等特点，以及较强的穿透性和较高的中心灵敏度，在生物医学的检查和诊断方面有着良好的应用前景。 课题通过对国内外 MIT 测试系统的研究，针对人体脑血肿的长期监控成像问题，根据生物组织成像频率和人体安全磁场范围等标准，搭建了一套工作频率在10kHz—4MHz，多激励频率模式的8通道MIT测试系统，主要完成的工作包括： （1）在搭建人体脑血肿仿真模型并进行图像重建的基础上，根据仿真模型确定了系统激励频率范围；并依据国际人体磁场安全标准，确定了系统激励磁场强度的范围，确保系统在长期监控使用时对人体无害。 （2）根据人体血液电导率特性指标及模型仿真所获得的激励频率的范围，设计 MIT 测试系统所应用的单频、扫频和混频三种模式的激励源，并且对系统所采用的线圈传感器阵列进行优化设计。 （3）基于工业总线 CPCI 标准化接口，设计了具有高度集成化的 MIT测试系统硬件电路，包括多线圈传感器的通道选择模块、模拟滤波模块、数模转换模块及数据通讯接口模块等；并对各模块的逻辑功能进行编程实现。 （4）在完成系统设计的基础上，对系统激励源、传感器各通道测试数据的信噪比进行了实验测试，测试结果表明：激励源和各通道测试数据有较好的一致性，其中，单频模式激励源信噪比为 48dB，各通道测试数据的信噪比为46dB。并采用所设计的多频MIT系统，应用物理模型模拟实验的方法，对高电导率介质分布条件下的测试数据进行获取；将不同激励频率下的采集数据应用 Tikhonov 图像重建算法，实现了不同介质分布条件下的图像重建，验证了所设计系统的可用性。

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