本文關(guān)鍵詞：電磁層析成像生物信息耦合測(cè)試

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【摘要】：當(dāng)今世界,健康問(wèn)題已成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)疾病預(yù)防與治療的需求,促進(jìn)了生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,醫(yī)學(xué)檢查與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)向著形態(tài)與功能相結(jié)合的方向發(fā)展成為必然趨勢(shì)。醫(yī)學(xué)電磁成像作為一種無(wú)創(chuàng)的影像技術(shù),可實(shí)現(xiàn)功能性成像。由于電磁成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),成本低廉,且無(wú)需使用核素或射線等對(duì)人體有副作用的放射源,適用于患者的長(zhǎng)期醫(yī)學(xué)影像監(jiān)護(hù)或大范圍的醫(yī)療普查。作為一種基于電學(xué)敏感原理的過(guò)層析成像技術(shù),電磁層析成像雖然起步稍晚,但由于該技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì),受到了國(guó)內(nèi)外工業(yè)過(guò)程和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。已有的相關(guān)研究工作主要集中在對(duì)截面分布式電磁感應(yīng)的測(cè)試機(jī)理;面向不同應(yīng)用對(duì)象的測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn);基于不同方法的測(cè)試數(shù)據(jù)處理和圖像重建等問(wèn)題的研究。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中,由于被測(cè)對(duì)象的性質(zhì)與工業(yè)過(guò)程有較大的差別,決定了該技術(shù)的測(cè)試機(jī)理和要求、測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能、測(cè)試信息的處理和表征等方面,均需要根據(jù)具體的被測(cè)對(duì)象進(jìn)行深入的討論和分析。論文研究工作從完善生物醫(yī)學(xué)電磁層析成像技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究出發(fā),結(jié)合先進(jìn)的數(shù)值模擬技術(shù)、現(xiàn)代信號(hào)分析與處理方法及新型電子電路設(shè)計(jì)技術(shù)等,對(duì)電磁層析成像生物信息的耦合測(cè)試機(jī)理、測(cè)試方法、測(cè)試系統(tǒng)、測(cè)試信號(hào)分析等方面開展深入研究,主要完成的研究工作包括:(1)對(duì)影響電磁層析成像敏感場(chǎng)分布的因素進(jìn)行分析,并對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化�；谟邢拊治龅姆椒�,針對(duì)電磁層析成像的激勵(lì)信號(hào)頻率、激勵(lì)策略、被測(cè)空間介質(zhì)分布等因素,通過(guò)采用數(shù)值仿真與靈敏度矩陣計(jì)算相結(jié)合的方法進(jìn)行綜合對(duì)比,得到:較高的激勵(lì)頻率可增強(qiáng)系統(tǒng)的輸出響應(yīng),但會(huì)在一定程度上增加檢測(cè)誤差;對(duì)比三種激勵(lì)模式檢測(cè)結(jié)果,由于單一激勵(lì)模式的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,更易于實(shí)現(xiàn),可視為最優(yōu)激勵(lì)策略�；谥苯酉辔粰z測(cè)法得知,被測(cè)區(qū)域內(nèi)的電導(dǎo)率分布與相位輸出間具有近似的線性關(guān)系。基于線圈的阻抗分析結(jié)果,對(duì)傳感器陣列的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使其敏感頻率響應(yīng)區(qū)間與系統(tǒng)施加的激勵(lì)信號(hào)頻率間能夠有效匹配,改善系統(tǒng)的測(cè)試效果。(2)搭建一套可用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域測(cè)試的八通道電磁層析成像系統(tǒng)。在系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)連接方式的設(shè)計(jì),可使系統(tǒng)既滿足普通線圈結(jié)構(gòu)傳感器又可滿足平衡線圈結(jié)構(gòu)傳感器的測(cè)試需要,提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性,擴(kuò)展了系統(tǒng)的應(yīng)用空間;利用高速數(shù)據(jù)采集板卡,對(duì)高頻信號(hào)直接進(jìn)行采集,在滿足了系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的同時(shí),簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,縮短了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期;并實(shí)現(xiàn)了測(cè)試信號(hào)的在線和離線處理、監(jiān)測(cè)及圖像重建等功能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,該系統(tǒng)平臺(tái)可滿足實(shí)驗(yàn)測(cè)試的要求。(3)對(duì)被測(cè)物體內(nèi)含有源信號(hào)情況下,電磁層析成像系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)行分析�；跀�(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方式,以腦電信號(hào)為例,針對(duì)內(nèi)源信號(hào)與外加激勵(lì)信號(hào)相互耦合時(shí),對(duì)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析、討論。得到:當(dāng)存在內(nèi)源信號(hào)與外加激勵(lì)信號(hào)耦合時(shí),數(shù)值仿真數(shù)據(jù)圖像重建結(jié)果顯示,重建的目標(biāo)物體位置相比實(shí)際的被測(cè)物體位置出現(xiàn)明顯的偏移;相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了內(nèi)源信號(hào)對(duì)電磁測(cè)試結(jié)果會(huì)造成直接的影響,且不應(yīng)被忽視。(4)利用獨(dú)立成分分析方法實(shí)現(xiàn)耦合測(cè)試信號(hào)的分離與辨識(shí)。針對(duì)內(nèi)源信號(hào)與外加激勵(lì)信號(hào)相互耦合,對(duì)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響的問(wèn)題,利用獨(dú)立成分分析技術(shù),實(shí)現(xiàn)內(nèi)源信號(hào)響應(yīng)與外加激勵(lì)響應(yīng)的分離,并通過(guò)計(jì)算信號(hào)的高階統(tǒng)計(jì)量提取信號(hào)特征信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同內(nèi)源信號(hào)的辨識(shí)。針對(duì)一次分離法處理雙偶極子源模型系統(tǒng)測(cè)試信號(hào)時(shí)出現(xiàn)的分離不完全的問(wèn)題,通過(guò)多次分離的方法實(shí)現(xiàn)多個(gè)內(nèi)源信號(hào)響應(yīng)與外加激勵(lì)響應(yīng)的分離,并實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)源信號(hào)的有效辨識(shí)。
【關(guān)鍵詞】：生物電磁測(cè)試 電磁層析成像 敏感場(chǎng)分析 測(cè)試系統(tǒng) 內(nèi)源信號(hào) 獨(dú)立成分分析 信號(hào)辨識(shí)
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R312;TN911.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 電學(xué)層析成像技術(shù)12-13
• 1.2 電磁層析成像技術(shù)13-21
• 1.2.1 電磁層析成像基本原理13-14
• 1.2.2 電磁層析成像技術(shù)的發(fā)展概況14-20
• 1.2.3 電磁層析成像的技術(shù)難點(diǎn)20-21
• 1.3 課題研究背景21-22
• 1.4 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)22
• 1.5 論文組織安排22-24
• 第二章 醫(yī)學(xué)電磁測(cè)試?yán)碚摶A(chǔ)24-38
• 2.1 醫(yī)學(xué)電磁成像研究現(xiàn)狀24-28
• 2.1.1 醫(yī)學(xué)電磁成像系統(tǒng)的組成及分類25-27
• 2.1.2 主要醫(yī)學(xué)電磁成像技術(shù)27-28
• 2.2 MIT物理模型與數(shù)學(xué)模型28-34
• 2.2.1 MIT物理模型及求解28-31
• 2.2.2 MIT正問(wèn)題模型31-34
• 2.3 生物電信號(hào)的物理模型與數(shù)學(xué)描述34-36
• 2.3.1 生物電信號(hào)的物理模型34
• 2.3.2 生物電信號(hào)的正問(wèn)題34-36
• 2.4 生物電磁耦合測(cè)試的可行性分析36-37
• 2.5 小結(jié)37-38
• 第三章 電磁層析成像敏感場(chǎng)分析38-59
• 3.1 影響MIT敏感場(chǎng)的因素38-39
• 3.2 MIT敏感場(chǎng)靈敏度計(jì)算39-41
• 3.3 基于數(shù)值結(jié)果的敏感場(chǎng)分析41-49
• 3.3.1 激勵(lì)頻率對(duì)敏感場(chǎng)的影響42-45
• 3.3.2 激勵(lì)模式對(duì)敏感場(chǎng)的影響45-47
• 3.3.3 分布介質(zhì)電導(dǎo)率對(duì)敏感場(chǎng)影響的分析47-49
• 3.4 基于靈敏度矩陣的敏感場(chǎng)分析49-52
• 3.4.1 激勵(lì)頻率對(duì)敏感場(chǎng)的影響50-51
• 3.4.2 激勵(lì)模式對(duì)敏感場(chǎng)的影響51-52
• 3.5 基于阻抗分析的傳感器優(yōu)化52-58
• 3.5.1 MIT傳感器線圈阻抗計(jì)算52-54
• 3.5.2 不同線材線圈的阻抗分析54-56
• 3.5.3 不同結(jié)構(gòu)線圈的阻抗分析56-58
• 3.6 小結(jié)58-59
• 第四章 電磁層析成像測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)59-68
• 4.1 電磁層析成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能59-61
• 4.2 電磁層析成像模塊設(shè)計(jì)61-65
• 4.2.1 激勵(lì)源61-64
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集通道64-65
• 4.2.3 通道切換模塊65
• 4.3 數(shù)據(jù)采集與處理程序設(shè)計(jì)65-67
• 4.4 小結(jié)67-68
• 第五章 內(nèi)源信號(hào)的電磁檢測(cè)68-97
• 5.1 腦電信號(hào)模型68-71
• 5.1.1 腦電信號(hào)簡(jiǎn)化模型68-69
• 5.1.2 神經(jīng)元模型69-71
• 5.2 內(nèi)源信號(hào)對(duì)圖像重建的影響71-72
• 5.3 獨(dú)立成分分析概述72-77
• 5.3.1 獨(dú)立成分分析法的發(fā)展歷程73-74
• 5.3.2 獨(dú)立成分分析法原理與算法74-77
• 5.4 內(nèi)源信號(hào)電磁檢測(cè)的穩(wěn)態(tài)仿真分析77-79
• 5.5 單內(nèi)源模型時(shí)域仿真分析79-89
• 5.5.1 頻譜結(jié)果分析80-81
• 5.5.2 基于ICA法的信號(hào)分離81-88
• 5.5.3 基于高階統(tǒng)計(jì)量的信號(hào)特征提取88-89
• 5.6 雙內(nèi)源模型動(dòng)態(tài)仿真分析89-92
• 5.7 微小內(nèi)源信號(hào)的仿真分析92-96
• 5.8 小結(jié)96-97
• 第六章 系統(tǒng)測(cè)試與圖像重建97-104
• 6.1 系統(tǒng)靜態(tài)測(cè)試97-100
• 6.1.1 數(shù)據(jù)采集通道相位檢測(cè)97-98
• 6.1.2 鹽溶液測(cè)試98-100
• 6.2 內(nèi)源信號(hào)的測(cè)試驗(yàn)證100-102
• 6.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)100-101
• 6.2.4 模擬內(nèi)源實(shí)驗(yàn)測(cè)試101-102
• 6.3 圖像重建102-103
• 6.4 小結(jié)103-104
• 第七章 總結(jié)與建議104-106
• 7.1 總結(jié)104-105
• 7.2 建議105-106
• 參考文獻(xiàn)106-119
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明119-121
• 致謝121-122

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1 劉立振，何建文，，張海云，唐玉民;電磁波層析成像100例的統(tǒng)計(jì)分析[J];CT理論與應(yīng)用研究;1995年01期

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8 王妙月,底青云;磁矢量層析成像(英文)[J];CT理論與應(yīng)用研究;2000年S1期

9 劉勇;陳家璧;;用于生物組織層析成像的共聚焦內(nèi)窺鏡[J];光學(xué)精密工程;2008年04期

10 毛偉健,ＧｒａｈａｍＷ．Ｓｔｕａｒｔ;多震相層析成像與在介質(zhì)中的多波型射線跟蹤[J];CT理論與應(yīng)用研究;1996年04期

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1 曹俊興;朱介壽;聶在平;;電磁波層析成像的新方法[A];寸丹集——慶賀劉光鼎院士工作50周年學(xué)術(shù)論文集[C];1998年

2 李玉喜;劉四新;;跨孔層析成像四種算法的研究[A];中國(guó)地球物理·2009[C];2009年

3 趙連鋒;王衛(wèi)民;姚振興;;逐次線性化衰減層析成像方法研究[A];中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所二○○四學(xué)術(shù)論文匯編·第一卷(地球深部)[C];2004年

4 黃光南;劉洋;;層析成像數(shù)據(jù)和射線不均勻覆蓋問(wèn)題的解決方法[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十七屆年會(huì)論文集[C];2011年

5 曹俊興;朱介壽;;雙頻透射電磁波電導(dǎo)率層析成像[A];1997年中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十三屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1997年

6 陳國(guó)金;曹輝;吳永栓;姚振興;;井間多尺度走時(shí)層析成像方法[A];中國(guó)地球物理第二十一屆年會(huì)論文集[C];2005年

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8 底青云;王妙月;;電阻率層析成像的積分法[A];1998年中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1998年

9 陳國(guó)金;曹輝;吳永栓;;速度差對(duì)井間初至層析成像質(zhì)量的影響[A];油氣地球物理實(shí)用新技術(shù)——中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院南京石油物探研究所2004年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

10 郭飚;劉啟元;陳九輝;;多尺度層析成像方法研究[A];中國(guó)地球物理2013——第十專題論文集[C];2013年

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1 黃寰;層析成像技術(shù)揭示地球奧秘[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2004年

2 本報(bào)記者 孟凡君;資源勘探的得力助手[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2008年

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1 杜翠;礦井復(fù)雜構(gòu)造雷達(dá)波走時(shí)層析成像反演算法研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京);2015年

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5 袁志亮;井間聲波電磁波層析成像技術(shù)應(yīng)用研究與軟件研發(fā)[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2007年

6 王飛;跨孔雷達(dá)走時(shí)層析成像反演方法的研究[D];吉林大學(xué);2014年

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9 王振宇;土木工程的層析成像與廣義反演研究[D];浙江大學(xué);2003年

10 孫安輝;一維速度結(jié)構(gòu)和三維有限頻全波層析成像研究[D];中國(guó)地震局地球物理研究所;2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李先上;新型電容耦合電阻層析成像系統(tǒng)的研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 劉浩仟;電磁層析成像系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)[D];遼寧大學(xué);2015年

3 張一;基于地震初至與反射波旅行時(shí)的聯(lián)合層析成像方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

4 劉妍;主、被動(dòng)源地震聯(lián)合層析成像方法研究[D];中國(guó)地震局蘭州地震研究所;2015年

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9 張倩;二維電阻率層析成像的改進(jìn)PSO非線性反演研究[D];湖南師范大學(xué);2015年

10 劉海波;基于EMT法的復(fù)合材料涂層測(cè)厚研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

本文編號(hào)：666203