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经络研究中的磁探测电阻抗成像

作　者: 郝丽玲
导　师: 林凌
学　校: 天津大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 经络 三维定位 磁探测电阻抗成像 测量系统 电流密度重建 正则化
分类号: R224.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


经络作为中医的重要内容和基础,研究其实质、用现代科学的方法揭示其存在的形式和规律,是中医与现代科学接轨的一个重要突破口。而三维定位是经络理论研究的关键。研究者们已应用多学科技术,通过电、声、光、磁、热和同位素等物理方法检测了经络现象,进行了经络定位的尝试,其中利用经络的电特性对经络进行研究的技术比较成熟。但是目前的经络电特性研究基本上是集中在皮肤表层,缺乏深度信息等方面的研究。因此本文利用经络的低阻抗特性,提出将磁探测电阻抗成像应用于经络三维定位。磁探测电阻抗成像利用磁感应原理进行阻抗成像,是电阻抗成像的一种。电阻抗成像包括注入电流电阻抗成像、感应电流电阻抗成像、磁共振电阻抗成像、磁感应成像、电磁阻抗成像技术电场电阻率成像和磁探测电阻抗成像。磁探测电阻抗成像与其它的电阻抗成像方法相比,具有非接触测量、无害性、价格低廉和测量方便等优点。本文探索设计了磁探测电阻抗成像的测量系统,包括激励源、磁场传感器、机械扫描装置、测量电路和数据采集传输。测量电路将系统比例测量法与正交锁相放大技术相结合,把激励信号变换为直流电压提供ADC的基准电压及乘法器的分母控制电压,减小激励信号幅值波动在系统测量结果中引入的误差。实验证明了磁探测电阻抗成像在测量方法上的可行性。磁探测生物电阻抗成像的逆问题包括电流密度图像重建和电导率重建重建两部分。电流密度图像重建具有不适定性,不满足离散Picard条件,因此利用了正则化方法,并且针对电流密度的非负性提出了非负正则化方法。设计了仿真实验对各种方法进行验证和比较,其中利用广义交叉验证方法和Tikhonov正则化的带非负约束的方法2的重建图像的相对误差最小,并且可以较好的重建电流密度图像,证明了磁探测电阻抗成像在软件上的可行性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-17
  1.1 引言  8-9
  1.2 经络研究的意义  9-10
  1.3 经络实质及定位方法的研究现状  10-12
  1.4 经络的电阻抗特性研究  12-16
    1.4.1 经络的电阻抗特性研究概况  13-14
    1.4.2 经络电阻抗特性研究中存在的问题  14-16
  1.5 本文的研究目的、内容及结构  16-17
第二章 电阻抗成像及磁探测电阻抗成像  17-27
  2.1 电阻抗成像的发展概况  17-23
  2.2 磁探测电阻抗成像的基本原理  23-25
  2.3 磁探测电阻抗成像的研究历史及现状  25-26
  2.4 小结  26-27
第三章 磁探测电阻抗成像测量系统  27-55
  3.1 系统总体设计  27-28
  3.2 激励源的设计  28-31
    3.2.1 直接数字频率合成器（DDS）  28-31
    3.2.2 功率放大电路  31
  3.3 传感器的设计  31-35
  3.4 机械扫描装置  35-40
    3.4.1 机械装置  35-37
    3.4.2 驱动电路  37-40
  3.5 测量电路  40-50
    3.5.1 测量电路的整体设计  40-43
    3.5.2 与系统比例测量法相结合的正交锁相放大技术  43-50
  3.6 数据采集和传输  50-52
    3.6.1 单片机的软件控制  51-52
    3.6.2 上位机数据处理  52
  3.7 磁探测系统的初步测量实验  52-54
  3.8 小结  54-55
第四章 磁探测电阻抗成像的逆问题  55-78
  4.1 逆问题  55-56
  4.2 最小二乘问题  56-57
  4.3 不适定问题  57-58
  4.4 带非负约束的正则化方法  58-61
    4.4.1 离散Picard 条件  58-59
    4.4.2 TSVD 正则化  59
    4.4.3 Tikhonov 正则化  59-60
    4.4.4 带非负约束的正则化  60-61
  4.5 正则化参数的选择方法  61-64
    4.5.1 L 曲线  62-63
    4.5.2 广义交叉验证  63-64
  4.6 仿真实验  64-77
    4.6.1 基于模型构造矩阵  64-67
    4.6.2 图像重建结果  67-77
  4.7 小结  77-78
第五章 结论与展望  78-80
  5.1 结论  78-79
  5.2 展望  79-80
参考文献  80-87
发表论文和科研情况说明  87-88
致谢  88

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中图分类: > 医药、卫生 > 中国医学 > 中医基础理论 > 经络、孔穴 > 经络
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