学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

开放式三维多频电阻抗测量系统

作　者: 鞠康
导　师: 何为
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 电阻抗成像 三维 多频
分类号: R318.0
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 31次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


乳腺疾病是妇女常见病,乳腺癌的发病率持续增高,已经成为危害妇女健康的主要威胁之一。由于乳腺癌的发病机理尚不清楚,能早期发现并及时治疗是降低死亡率的关键。通常来说,病变的源头是功能的衰竭,更大程度的衰竭才会导致形态上的变化,常见的检测技术只能检测病变组织形态的变化,功能性医学成像技术才能够反映组织功能的变化。电阻抗成像技术(Electrical Impedance Tomography, EIT)是近二十几年新兴的一种功能性医学成像技术。在人体皮肤表面放置电极,通过电极向人体注入安全范围的电激励,通过测回皮肤表面的电响应重构出人体内部电导率分布情况。与现今成熟的医学成像技术相比,EIT有无创、廉价以及功能成像等优势,但由于信息量有限、成像算法呈严重病态性等特点,使得EIT的分辨率受到限制。但EIT独特的优势完全能使其作为一种早期疾病检测的辅助手段及连续监测方法。本文以人体乳腺疾病的检测为应用背景,研究开放式三维多频电阻抗测量系统。分析了人体乳腺组织在不同频率电激励下的电特性以及EIT的数学模型,设计EIT测量系统并搭建实验平台对测量系统的参数进行测量。主要工作有以下几方面:(1)分析人体正常组织与病变组织在电激励下的电特性差异,具体针对乳腺正常组织与癌变组织在不同频率电激励下表现出不同的频率响应,得到多频电阻抗成像技术的理论基础,导出EIT的数学模型;(2)针对二维EIT信息量不足的缺点,设计64电极的三维EIT测量系统。针对乳腺应用设计8*8的电极阵列,通过范数区分度的比较确定复合背电极作为辅助电极,采用四电极测量法;(3)研究恒流源激励方式,设计扫频和混频两种具体实现方式。两种方式基于直接数字频率合成技术,在现场可编程门阵列实现相位累加以及相位-幅值转换后经过一系列模拟电路产生激励电流;(4)针对扫频和混频两种激励模式,研究数字相敏检波和快速傅里叶变换对测量信号进行解调;(5)设计恒流源输出电流测量电路、恒流源输出阻抗测量电路以及恒流源输出端电压测量电路对测量系统的参数进行测量,对整个测量系统的供电、通信以及印制电路板进行研究;(6)测量恒流源输出阻抗以及混频输出的频谱,在电阻网络作为负载的情况下,对系统相对精度等参数进行测量,以琼脂模型作为物理实验模型,得到了初步的成像结果。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 问题的提出及研究意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-10
    1.2.1 激励源的研究  9
    1.2.2 激励方式的研究  9-10
    1.2.3 信号采集方式的研究  10
    1.2.4 算法的研究  10
  1.3 EIT 技术的难点  10-11
  1.4 研究内容及技术路线  11-14
2 理论基础  14-20
  2.1 乳腺组织的电特性  14-15
  2.2 电阻抗成像数学模型  15-20
3 系统设计  20-44
  3.1 电极模块设计  20-25
  3.2 电压采集模块  25-30
    3.2.1 电压缓冲  26
    3.2.2 电压通道选择  26-27
    3.2.3 线性放大  27-28
    3.2.4 滤波  28-29
    3.2.5 模数转换  29-30
  3.3 参数采集模块  30-35
    3.3.1 输出电流采集模块  30-32
    3.3.2 输出电压采集模块  32
    3.3.3 恒流源输出阻抗采集模块  32-35
  3.4 通信模块  35-37
    3.4.1 DSP 与上位机通信模块  35-36
    3.4.2 DSP 与FPGA 通信模块  36-37
  3.5 电源模块  37-38
  3.6 测量系统PCB 设计  38-44
    3.6.1 叠层设计  39-41
    3.6.2 元件布局  41-44
4 关键技术研究  44-68
  4.1 激励源  44-56
    4.1.1 DDS 技术  44-48
    4.1.2 扫频恒流源设计  48-54
    4.1.3 混频恒流源设计  54-56
  4.2 信号解调研究  56-68
    4.2.1 数字相敏检波(DPSD)  57-63
    4.2.2 快速傅里叶变换(FFT)  63-68
5 实验及结果分析  68-82
  5.1 恒流源输出阻抗测量  68-69
  5.2 混频恒流源输出频谱  69-70
  5.3 电阻网络实验  70-74
    5.3.1 相对精度测量  70-72
    5.3.2 数据对称性分析  72-73
    5.3.3 频率响应  73
    5.3.4 信噪比  73-74
  5.4 物理模型实验  74-82
6 结论及展望  82-84
致谢  84-86
参考文献  86-90
附录  90

相似论文

  1. 碾压混凝土拱坝温度应力仿真分析与分缝设计研究,TV642.2
  2. 混凝土高拱坝三维非线性有限元坝肩稳定分析研究,TV642.4
  3. 二次风射流角度对W型火焰锅炉炉内气固流动的影响,TK229
  4. 导弹虚拟试验可视化技术研究,TP391.9
  5. 基于三维重建的焊点质量分类方法研究,TP391.41
  6. 医学超声图像的三维可视化研究,TP391.41
  7. 基于DSP的三维测头数据采集处理系统的研制,TP274.2
  8. 非线性变结构导引规律的研究,TJ765
  9. 诗意的疏离：图文之间,J506
  10. 三维头部数值模型的建立及DBS电场的分析研究,R742.5
  11. 猪粪堆肥的理化特征及腐熟度评价研究,S141.4
  12. 内衣人台的雏形设计,TS941.2
  13. 竹炭负载催化剂在有机废水处理中的应用研究,X703
  14. 基于模型的水稻根系可视化研究,S511
  15. 新型非病毒基因转染体系的构建及其在骨髓间充质干细胞基因重组中的应用,R346
  16. 无线传感器网络节点定位算法的研究,TN929.5
  17. 虚拟手术中建模与仿真关键技术研究,TP391.41
  18. 抗重金属汞、铜、锌单抗可变区序列的克隆鉴定、真核表达及三维模拟,X171.5
  19. 基于模型的小麦根系可视化研究,S512.1
  20. 三种后路腰椎融合术致相邻节段退变的有限元分析比较,R687.3
  21. 踝关节及周围韧带三维有限元模型的建立与分析,R687.3

中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 生物医学工程 > 一般性问题
© 2012 www.xueweilunwen.com