【摘要】：當(dāng)前常用的CT技術(shù)等是醫(yī)學(xué)診療過(guò)程的重要手段;通過(guò)CT技術(shù)能夠獲得患者病灶的影像材料,為進(jìn)一步診治提供主要依據(jù)。CT技術(shù)具有侵入性、時(shí)滯后性且價(jià)格昂貴,無(wú)法解決實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)問(wèn)題。電阻抗層析成像系統(tǒng)是醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的新一代可視化技術(shù),具有解決CT技術(shù)局限性的巨大潛力。本文研究用于人體胸腔電阻抗成像的新一代硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下。本文先通過(guò)采用大量的Comsol_Matlab聯(lián)合仿真,得出了設(shè)計(jì)新一代系統(tǒng)所需的各種指標(biāo)和要求,并且在仿真的過(guò)程中開(kāi)發(fā)了一個(gè)靈活的仿真模型,為以后的研究者提供了重要的研究基礎(chǔ)。本系統(tǒng)的整體系統(tǒng)架構(gòu)是全并行系統(tǒng),整個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)主控卡、多個(gè)激勵(lì)采集卡以及系統(tǒng)背板,主控卡主要通過(guò)USB協(xié)議實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與PC機(jī)的通信,將各激勵(lì)采集卡采集到的數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī),并接受PC機(jī)發(fā)送的控制信息,這些控制信息一部分用來(lái)完成對(duì)主控卡的控制,一部分轉(zhuǎn)送給各激勵(lì)采集卡從而完成對(duì)各激勵(lì)采集卡的控制。兩對(duì)電極共用一個(gè)激勵(lì)采集卡,激勵(lì)采集卡產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)給物場(chǎng),并采集相應(yīng)的電壓信息。通過(guò)這樣模塊化的設(shè)計(jì),使得該系統(tǒng)能夠適應(yīng)任意多對(duì)電極。本論文對(duì)新一代系統(tǒng)中一些重要的模塊進(jìn)行詳細(xì)分析和功能測(cè)試。截止到目前,本系統(tǒng)已經(jīng)完成了部分模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)、仿真與制備,其中包括:1)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的模擬信號(hào)調(diào)理電路、FPGA相關(guān)電路以及其他輔助電路;2)用Cadence公司的Allegro軟件完成主控卡PCB板的設(shè)計(jì)、繪制;3)用Verilog編寫了FPGA內(nèi)部控制程序以及信號(hào)處理程序,并用Modelsim完成仿真;4)編寫了用USB芯片CY68013A在FPGA與PC之間進(jìn)行通信相關(guān)的C程序。這些結(jié)果為進(jìn)一步開(kāi)放以及改造已有的系統(tǒng)奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn);最后,本研究對(duì)其中尚未開(kāi)放完成的一些模塊提出前瞻性的開(kāi)發(fā)目標(biāo)以及基本設(shè)計(jì)思路。
[Abstract]:At present, CT technology is an important means of medical diagnosis and treatment, and the imaging materials of patients' lesions can be obtained by CT technology, which provides the main basis for further diagnosis and treatment, such as invasion, time lag and high price. Can not solve the real-time monitoring problem. Electrical Impedance Tomography system is a new generation of visualization technology in the field of medical imaging. It has great potential to solve the limitation of CT technology. In this paper, the design of a new generation of hardware system for human pleural electrical impedance imaging is studied. The main work and innovation of this paper are as follows. In this paper, by using a large number of Comsol_Matlab joint simulation, we get the various indexes and requirements needed to design the new generation system, and develop a flexible simulation model in the process of simulation, which provides an important research basis for future researchers. The whole system architecture of this system is full parallel system. The whole system includes a main control card, a plurality of exciting acquisition cards and the system backplane. The main control card realizes the communication between the system and the PC machine mainly through USB protocol. The data collected by each exciting acquisition card is uploaded to the PC machine, and the control information sent by the PC machine is received. The control information is partly used to control the main control card. Part is transferred to each exciting acquisition card to complete the control of each exciting acquisition card. Two pairs of electrodes share an exciting acquisition card, which generates the excitation signal field and collects the corresponding voltage information. Through this modular design, the system can adapt to any multiple pairs of electrodes. In this paper, some important modules in the new generation system are analyzed and tested in detail. Up to now, the system has completed the detailed design, simulation and preparation of some modules. It includes: 1) designing the analog signal conditioning circuit and other auxiliary circuits of the system. (2) using the Allegro software of Cadence Company to complete the design of the PCB board of the main control card, and drawing the PCB board of the main control card. (3) the internal control program of FPGA and the signal processing program are written with Verilog. The C program of communication between FPGA and PC using USB chip CY68013A is programmed with Modelsim. These results lay the experimental foundation and experience for further opening up and reforming the existing systems. Finally, this study puts forward a forward-looking development goal and basic design ideas for some modules that have not yet been opened and completed.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R814.42;TP391.41

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本文編號(hào)：2230254