基于人体实际边界的EIT算法及重建图像评价研究

摘要

电阻抗断层成像技术(Electrical Impedance Tomography，EIT)是当今生物医学工程学重大研究课题之一，具有功能成像，无损伤和医学图像监护三大突出优势和诱人的应用前景。 本论文在分析、研究国内外EIT发展动态和存在问题的基础上，针对EIT系统实用化应用基础研究的两大关键技术，图像重建算法和图像重建效果评价方法，进行了仿真研究和实验验证，主要研究结果如下。 构建了基于Visual C++的EIT图像重建仿真研究与重建图像评价软件平台。可完成有限元自动剖分，电磁场数值计算，EIT图像重建与重建图像评价等，是EIT算法研究和重建图像评价的工具和研究平台，也为后续研究工作的深化、拓展奠定了基础。 鉴于人体胸、腹、头部的形状与EIT方法学研究中采用的圆形域边界有较大的差异，本文在圆形域边界图像重建算法的基础上，提出了一种采用人体实际测量边界的算法。并针对人体头部EIT测量，构建了基于头部形状的测量场域，进行了有限元剖分，并利用等位线反投影法，进行仿真成像实验，表明了算法的可行性和有效性。 引入结构偏离度，提出了一种基于梯度误差的EIT图像重建评价函数。进行了圆形场域下，不同位置成像目标的盐水槽EIT重建图像评价实验。证明利用梯度信息，采用Sobel算子的EIT图像质量评价函数有很好的评价性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 电阻抗断层成像技术

1.1EIT成像技术简介

1.2电阻抗成像技术发展现状

1.3EIT成像算法研究现状

1.3.1图像重建算法

1.3.2动态成像算法

1.3.3静态成像算法

1.4临床应用进展

1.5论文研究工作

第二章 EIT的数学物理模型及其正问题

2.1 EIT的数理模型

2.2 EIT正问题求解

2.3等价变分问题

2.4有限元剖分

2.4.1三角剖分

2.4.2分片差值与总体函数集成

2.4.3大型线性矩阵方程组的求解

第三章 EIT逆问题

3.1逆问题的数学物理原理

3.1.1研究逆问题的意义与难点

3.1.2逆问题的病态性

3.1.3EIT逆问题

3.2等位线反投影的原理

第四章 EIT图像重建仿真研究与评价软件平台

4.1仿真研究与评价软件平台

4.2算法及程序的实现

4.3图像重建结果

第五章 接近于人体实际测量域的图像重建算法

5.1区域剖分

5.2图像重建

第六章 基于梯度误差的EIT图像评价

6.1 EIT图像结构偏离度

6.2基于Sobel算子的梯度误差(GE)

6.3小结

第七章 总结与建议

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表论文和参加的科研项目

附录：综述电阻抗断层成像临床应用进展