腸道病癥在早期無癥狀或無明顯癥狀,且現(xiàn)有診斷方法局限性較大,不能進行準確判斷。由于病變區(qū)域與正常區(qū)域的電導率等信息不同,可利用電阻抗成像技術(shù)（Electrical Impedance Tomography,EIT）來確定病變部位的位置,并且在一定情況下獲取病變組織大小、深度等信息,從而為診斷提供輔助。本文利用該技術(shù)對腔道組織（如結(jié)直腸、食管）進行研究,其主要工作內(nèi)容如下:1.根據(jù)腸腔常見結(jié)構(gòu)形態(tài)構(gòu)建對應模型,并進行仿真分析。首先通過EIT正、逆問題的聯(lián)系介紹了正問題的數(shù)學模型,并用四面體剖分單元對求解電壓分布進行了公式推導,之后利用COMSOL軟件根據(jù)結(jié)直腸相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)建立了三種形態(tài)的腔道模型。通過對腔道有限元模型的壓力仿真,表明了傳感器能夠檢測電極是否與腔道內(nèi)壁緊密接觸,其后通過在腔道模型上設(shè)置不同電導率的部分表征病變區(qū)域,并與正常腔道模型進行電流激勵仿真。結(jié)果表明本文應用EIT技術(shù)對腸道進行檢測及對于不同腸道結(jié)構(gòu)建立不同結(jié)構(gòu)形態(tài)模型的思路是正確的。2.采用螢火蟲算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行圖像重建。本文對一些非智能EIT重建算法和智能EIT重建算法進行了分析對比,提出適用于本研究圖... 

【文章來源】：重慶郵電大學重慶市

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

內(nèi)窺鏡檢查示意圖①

重慶郵電大學碩士學位論文第1章緒論2FOBT是檢查糞便中肉眼不可見的血液，其通常與內(nèi)窺鏡檢查結(jié)合進行。內(nèi)窺鏡一般可以直接觀察到病變部位，但當病變部位位于腸瓣或腸壁深處時，內(nèi)窺鏡不能有效地判斷是否患有結(jié)腸癌或發(fā)現(xiàn)病變部位的準確位置（如圖1.2所示）。肛管指診通過手指觸感進行判斷，存在較大的主觀性，當病變部位遠離肛門時，指診也不能有效檢測，除此之外，指診與內(nèi)窺鏡檢查可能會給患者身理與心理都帶來極大不適。圖1.1內(nèi)窺鏡檢查示意圖①圖1.2結(jié)腸癌發(fā)展方式②CT常用來診斷轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌，但對未轉(zhuǎn)移前的結(jié)腸癌判斷效果不佳，且與磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)一樣存在價格昂貴、耗時較長和不適合作為定期篩查方法的不足。除了以上方法外，還可以對腸道組織進行組織活檢，但存在對腸道有一定損傷和工作量大的缺點[9]。正如前文所說，結(jié)腸癌在早期的診斷至關(guān)重要，但常規(guī)手段存在各種各樣的不足，因此迫切需要一種方便快捷，副作用小，能用于定期實時篩查的有效評價手段。此外，在結(jié)腸癌早期，腸道并不會直接出現(xiàn)器質(zhì)性病變，而是先在細胞層次發(fā)生變化[10]。細胞層次的變化必然會引起組織電導率的變化，即病變組織與正常組織的電導率存在差異。根據(jù)相關(guān)資料記載，人體腸腔正常組織的電導率一般在0.2S/m左右，而病變組織根據(jù)患病時間與嚴重程度等因素的影響會與正常組織的電導率存在極大差異[11]，因此可以應用電阻抗成像技術(shù)來確定病變部位的位置，①結(jié)腸直腸癌.https://baike.sogou.com/v8024029.htm?fromTitle=結(jié)腸直腸癌②結(jié)腸癌與直腸癌異同.http://zhongliuke.alijkw.com/2056593.html

重慶郵電大學碩士學位論文第1章緒論6圖1.3電阻抗成像系統(tǒng)原理圖EIT儀器的總體設(shè)計如圖1.3所示。它包括一個附著在物體表面的電極陣列、一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（由單個或多個電流源、一個或多個電壓表和一個控制單元組成）和一個用于重建和圖像顯示的計算單元。高頻交流電(AC)的使用避免了在使用直流電(DC)時占主導地位的極化效應和在低頻時的相位差擴散極化效應，這些相位差太大，不能歸因于介電常數(shù)現(xiàn)象。此外，當直流電流作用于人體時，可能在皮膚與電極接觸附近產(chǎn)生靜電效應和加熱，從而損壞皮膚。EIT成像采用“軟潮技術(shù)，它本質(zhì)上不同于“硬潮技術(shù)，例如，在X射線CT中，X射線束不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，只衰減，這使得數(shù)據(jù)的空間分析成為一個線性問題。另一方面，EIT中電流的方向取決于成像物體的電導率和介電常數(shù)分布，邊界點的電壓取決于整個物體的電學性質(zhì)。這將使得邊界電壓測量值和物體內(nèi)部電參數(shù)之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系。因此，很難產(chǎn)生與CT或MRI重建圖像具有相似空間分辨率的最終重建圖像。EIT的空間分辨率還取決于能夠進行獨立測量的電極數(shù)量以及采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量[19]。盡管有其局限性，EIT仍然具有很多優(yōu)點。它具有體積孝攜帶容易、使用方便、無創(chuàng)、無電離、成本低、速度快等特點，吸引了研究人員開發(fā)此類系統(tǒng)。EIT有潛力在重癥監(jiān)護室或遠程醫(yī)療設(shè)施中開發(fā)一種連續(xù)的床邊監(jiān)測機器。因此，盡管EIT在空間分辨率上有局限性，但它可以為X射線CT無法獲得的人體功能提供新的見解[20]。1.3.2國外研究進展早在二十世紀三十年代，地質(zhì)工作者通過向地面施加電流激勵，并采集在地

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]電阻抗成像技術(shù)理論及應用研究[D]. 徐管鑫.重慶大學 2004

碩士論文
[1]基于共軛梯度法的環(huán)形組織阻抗成像技術(shù)研究[D]. 羅楊.重慶郵電大學 2017
[2]基于生物電阻抗方法的顱內(nèi)壓無創(chuàng)檢測儀器系統(tǒng)的原理與實現(xiàn)[D]. 程星星.重慶大學 2010



本文編號：3615325