人体胸部电阻抗成像建模方法研究

人体胸部电阻抗成像建模方法研究
肺损伤是一种常见的胸部外科疾病,其内外致病因素有严重感染、创伤、休克、吸入有害气体、中毒等。

轻者会发生肺水肿、肺不张等症状,延长患者术后监护及住院时间,重者则导致急性呼吸窘迫综合症(Acute respiratory distress syndrome,ARDS)乃至急性呼吸衰竭,其病死率高达50%～70%。

肺部疾病严重威胁着人类健康。

因此,对肺部功能状态的实时监测具有重要意义。

胸部电阻抗成像(Electrical impedance tomography,EIT)技术是一种无损功能成像技术,具有无创、安全、实时成像等优点,对肺损伤早期诊断和治疗具有重要意义。

目前,国内外对于胸部电阻抗成像的研究多基于圆形、椭圆形、或用近似人体胸部形状建立统一模型。

但是由于胸部轮廓具有特异性,用统一模型会引入测量误差进而引入成像误差。

此外,目前胸部肺损伤电阻抗成像多采用二维图像重建,对轻度肺损伤的检测精度有限。

针对上述问题,本课题围绕肺损伤电阻抗成像展开研究,构建基于人体胸部真实结构的电阻抗成像模型,实现肺损伤三维成像,并对肺损伤评价指标进行优化,主要完成的工作如下:1.针对胸部轮廓特异性问题,基于人体CT图片提取人体几何结构先验信息,优化胸部EIT二维正问题模型,基于边界先验信息提出一种图像剖分方法。

仿真结果表明:该方法能有效降低传统模型成像方法与人体真实胸部结构的成像误差,改善成像质量。

在此基础上,采用广义最小残差算法(Generalized Minimal Residual Algorithm,GMRES)进行成像,提高成像质量。

2.基于CT扫描序列构建人体胸部EIT成像三维正问题模型,并对多层电极激励测量模式进行优
化。

通过仿真实验对不同激励模式的成像结果进行对比分析,最终得到最优激励。

3.构建不同程度肺损伤模型,基于GMRES算法实现人体胸部三维电阻抗成像,并
提出一种基于三维图像的肺损伤评价指标计算方法,通过仿真实验对新方法的肺损伤评价指标计算结果与基于二维图像的肺损伤评价指标计算方法的结果进行
对比,证明新方法可以有效提高肺损伤评价的精度。