CN109620226B - 一种电阻抗断层成像聚焦检测电极系统 - Google Patents

一种电阻抗断层成像聚焦检测电极系统 Download PDF

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Abstract

一种电阻抗断层成像的聚焦检测电极系统，包括聚焦检测电极单元(1)、柔性连接片(2)及电极连接线组(3)；所述聚焦检测电极单元(1)不少于两个。聚焦检测电极单元(1)有一个中间柔性电极(4)，中间柔性电极(4)的上方和下方有柔性电极(5、6)，三个上柔性电极的距离相等。中间柔性电极(4)、上柔性电极(5)和下柔性电极(6)之间采用绝缘的柔性材料(7)连接；柔性电极直接与检测物体的表面接触；在三个柔性电极的背面均有线连接口(8)，用于与电极连接线组(3)相连；上、下柔性电极(5、6)通过左、右两侧的柔性连接片(2)与两个相邻的聚焦检测电极单元(1)连接在一起，构成条带状的检测电极阵列。

Description

一种电阻抗断层成像聚焦检测电极系统
技术领域
本发明涉及一种用于电阻抗断层成像的聚焦检测电极系统。
背景技术
电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography,简称EIT)是根据人体内不同组织在不同生理、病理条件下具有不同的电导率，采用各种方法给人体施加小的安全激励电流，测量相应体表的电位信息，重建人体内部的电阻率分布或其变化图像的技术。EIT技术除了能提供人体组织的解剖学结构信息之外，还可以提供有关人体生理、病理状态的功能性信息，是一种理想的、具有巨大发展潜力的无损伤医学成像技术。
医学电阻抗成像技术在病人临床监护以及癌症早期检测领域发展前景广阔，但在技术实用化时存在分辨率低等不足。为此，有学者采用EIT技术与超声或磁共振技术相结合的方法来增大检测信息量，改善逆问题重建的病态性，提高重建分辨率，也获得了很好的效果，但这些新的成像方法无疑增加了设备的复杂度。传统EIT具备设备简单、造价低廉的优势，仍然是值得深入研究和扩宽应用的技术。
目前，几乎所有的EIT系统和重建算法都是假定EIT问题是一个二维问题，在研究中认为注入研究物体的电流在二维平面内流动，但实际上注入电流在研究物体内形成的是三维场，研究的相应的EIT问题是三维问题。将这样一个三维问题简化成二维问题处理是不合理的，会影响电阻抗检测的灵敏度和分辨率。迄今为止，激励电流三维发散问题始终没有找到很好的解决方法。
专利201610016287.6借鉴于石油测井领域的侧向测井技术，采用聚焦电极系的结构实现注入电流在检测断面的聚焦。这个系统一定程度上可以抑制注入电流的三维发散，但此系统聚焦电极系设计较为复杂，线路较多，控制不方便。
发明内容
本发明的目的是克服现有电阻抗断层成像系统电极激励检测的缺点，提出一种聚焦检测电极系统。
本发明聚焦检测电极系统主要包括聚焦检测电极单元、柔性连接片及电极连接线组三部分。
所述聚焦检测电极单元在聚焦检测电极系统中不少于两个。聚焦检测电极单元的中央位置有一个中间柔性电极，此中间柔性电极的上方有上柔性电极，中间柔性电极的下方有下柔性电极，上柔性电极与中间柔性电极的距离和下柔性电极与中间柔性电极的距离相等。三个柔性电极采用同种柔性材料制成，中间柔性电极和上、下两个柔性电极之间采用绝缘的柔性材料连接。三个柔性电极直接与检测物体的表面接触。在三个柔性电极背面均有线连接口，用于与电极连接线组相连。所述上柔性电极和下柔性电极的左、右两侧有柔性连接片，用于与相邻的聚焦检测电极单元相连。
所述的聚焦检测电极单元的上柔性电极与检测体的接触面积大于中间柔性电极与检测体的接触面积，下柔性电极与检测体的接触面积大于中间柔性电极与检测体的接触面积。
所述的柔性连接片采用绝缘橡胶制成，具有伸缩性，可根据检测物体的大小调整。柔性连接片将两个相邻的聚焦检测电极单元连接在一起，构成一条带状的检测电极阵列。
与所述聚焦检测电极单元的中间柔性电极背面的线连接口相连的为中电极连接线组；与所述聚焦检测电极单元上柔性电极背面线连接口相连的为上电极连接线组；与所述聚焦检测电极单元下柔性电极背面线连接口相连的为下电极连接线组。此三个连接线组可用于连接不同的供电电源及输出检测信号，三个连接线组之间无连接关系。
所述的柔性电极材料可以是织物电极、导电薄膜、橡胶等导电柔性的材料。
所述的聚焦检测电极系统主要用于电阻抗断层成像的检测，可实现注入电流在检测断面上的聚焦。
本发明所述聚焦检测电极系统工作时，将检测电极阵列围绕检测物体布置。首先电源通过电极连接线组对其中两个聚焦检测电极单元输入交变电流信号，使聚焦检测电极单元上柔性电极和下柔性电极注入的电流与中间柔性电极注入的电流保持同相，其余聚焦检测电极单元的柔性电极检测物体表面的响应信号，并将检测到的响应信号通过电极连接线组输出，进行后期处理。然后电源通过电极连接线组选择另外两个不同聚焦检测电极单元输入交变电流信号，其余聚焦检测电极单元的柔性电极检测物体表面的响应信号，并通过电极连接线组输出，进行后期处理；如此循环，直到每一个聚焦检测电极单元都输入同相交变电流信号，并输出检测到的柔性电极检测物体表面的响应信号，聚焦检测电极系统即停止工作。
本发明所述聚焦检测电极系统利用同相电流相斥的原理，使得聚焦检测电极单元的上、下柔性电极输入的交变电流信号对中间电极输入的同相交变电流信号产生排斥和挤压，使它集中在检测的断面上，实现电流聚焦。本发明所述聚焦检测电极单元的上柔性电极与检测体的接触面积大于中间电极与检测体的接触面积，下柔性电极与检测体的接触面积大于中间电极与检测体的接触面积，考虑到电流的发散性，一方面可以更好的实现电流聚焦，另一方面也可以防止局部注入电流过大，对检测体造成伤害。所述聚焦检测电极系统的电极和连接部位都采用柔性材料制成，能更好地适应不同物体的需要，更具有实用化的价值。
附图说明
图1本发明电阻抗断层成像聚焦检测电极系统原理框图；
图2本发明聚焦检测电极系统的应用示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明聚焦检测电极系统主要包括聚焦检测电极单元1、柔性连接片2及电极连接线组3三部分。
所述聚焦检测电极单元1不少于两个。聚焦检测电极单元1的中间位置有一个中间柔性电极4，中间柔性电极4的上方有柔性电极5，中间柔性电极4的下方分别有柔性电极6，中间柔性电极4与上柔性电极5和下柔性电极6的距离相等。三个柔性电极采用同种柔性材料制成，中间柔性电极4、上柔性电极5和下柔性电极6之间采用绝缘的柔性材料7连接。三个柔性电极直接与检测物体的表面接触。在三个柔性电极的背面均有线连接口8，用于与电极连接线组3相连。所述上柔性电极5、下两个柔性电极6的左、右两侧有柔性连接片2，用于与相邻的聚焦检测电极单元相连。
所述的聚焦检测电极单元1的上柔性电极5与检测体的接触面积和下柔性电极6与检测体的接触面积比中间的柔性电极4与检测体的接触面积大。
所述的柔性连接片2采用绝缘橡胶制成，具有伸缩性，可根据检测物体的大小进行调整。柔性连接片2将两个相邻的聚焦检测电极单元1连接在一起，构成条带状的检测电极阵列。
所述的电极连接线组3可分为三个线组，与所述聚焦检测电极单元中间柔性电极背面线连接口相连的为中电极连接线组9；与所述聚焦检测电极单元上柔性电极背面线连接口相连的为上电极连接线组10；与所述聚焦检测电极单元下柔性电极背面线连接口相连的为下电极连接线组11。三个线组可用于连接供电电源及输出检测信号，它们之间无连接关系。
所述的柔性电极材料可以是织物电极、导电薄膜、橡胶等导电、柔性的材料。
所述的聚焦检测电极系统主要用于电阻抗断层成像的检测，可实现注入电流在检测断面上的聚焦。如图2所示，将由柔性连接片2连接聚焦检测电极单元1构成的条带状的检测电极阵列围绕检测物体布置，由于柔性连接片2具有高伸缩性，可方便拉伸以实现不同大小物体的检测。
本发明聚焦检测电极系统在工作时，将检测电极阵列围绕检测物体布置。首先电源通过电极连接线组3对其中的两个聚焦检测电极单元1输入交变电流信号，使聚焦检测电极单元上柔性电极5和下柔性电极6注入的电流与中间柔性电极4注入的电流保持同相，其余聚焦检测电极单元1的柔性电极检测物体表面的响应信号，并将检测到的响应信号通过电极连接线组3输出，进行后期处理。接着电源通过电极连接线组3选择另外两个不同聚焦检测电极单元1输入交变电流信号，其余聚焦检测电极单元1的柔性电极检测物体表面的响应信号通过电极连接线组3输出，进行后期处理；如此循环，直到每一个聚焦检测电极单元1都输入同相交变电流信号，并输出检测到的柔性电极检测物体表面的响应信号，聚焦检测电极系统即停止工作。
本发明所述聚焦检测电极系统利用同相电流相斥的原理，使得聚焦检测电极单元1的上、下柔性电极5和6输入的交变电流信号对中间电极4输入的同相交变电流信号产生排斥和挤压，使它集中在检测的断面上，实现电流聚焦。本发明所述聚焦检测电极单元的上、下柔性电极与检测体的接触面积比中间的柔性电极与检测体接触面积大，考虑到电流的发散性，一方面可以更好的实现电流聚焦，另一方面也可以防止局部注入电流过大，对检测体造成伤害。所述聚焦检测电极系统的电极和连接部位都采用柔性材料制成，能更好地适应不同物体的需要，更具实用性。

Claims (1)

1.一种电阻抗断层成像聚焦检测电极系统，其特征在于：所述的检测系统包括聚焦检测电极单元(1)、柔性连接片(2)及电极连接线组(3)；所述聚焦检测电极单元(1)不少于两个；聚焦检测电极单元(1)的中间位置有一个中间柔性电极(4)，中间柔性电极(4)的上方有上柔性电极(5)，中间柔性电极(4)的下方有下柔性电极(6)，中间柔性电极(4)与上柔性电极(5)的距离和中间柔性电极(4)与下柔性电极(6)的距离相等；三个柔性电极采用同种柔性材料制成，中间柔性电极(4)、上柔性电极(5)和下柔性电极(6)之间采用绝缘的柔性材料(7)连接；三个柔性电极直接与检测物体的表面接触；在三个柔性电极的背面均有线连接口(8)，用于与电极连接线组(3)相连；所述上柔性电极(5)和下两个柔性电极(6)的左、右两个侧面分别与柔性连接片(2)相连；柔性连接片(2)将两个相邻的聚焦检测电极单元(1)连接在一起，构成一个条带状的检测电极阵列；
所述的电极连接线组(3)分为三个线组，与所述中间柔性电极(4)背面线连接口相连的为中电极连接线组(9)；与所述上柔性电极(5)背面线连接口相连的为上电极连接线组(10)；与所述下柔性电极(6)背面线连接口相连的为下电极连接线组(11)；三个线组连接供电电源及输出检测信号；
所述的聚焦检测电极单元(1)的上柔性电极(5)与检测体的接触面积大于中间的柔性电极(4)与检测体的接触面积；下柔性电极(6)与检测体的接触面积大于中间的柔性电极(4)与检测体的接触面积；
工作时，将检测电极阵列围绕检测物体布置；首先由电源通过电极连接线组(3)对其中的两个聚焦检测电极单元(1)输入交变电流信号，使聚焦检测电极单元(1)的上柔性电极(5)和下柔性电极(6)注入的电流与中间柔性电极(4)注入的电流保持同相，其余聚焦检测电极单元(1)的柔性电极检测物体表面的响应信号，并将这个响应信号通过背面的电极连接线组(3)输出，进行后期处理；接着通过电极连接线组(3)选择另外两个不同聚焦检测电极单元(1)输入交变电流信号，其余聚焦检测电极单元(1)的柔性电极检测物体表面的响应信号通过背面的电极连接线组(3)输出，进行后期处理；如此循环，直到每一个聚焦检测电极单元(1)都输入同相交变电流信号，并输出检测到的柔性电极检测物体表面的响应信号，聚焦检测电极系统即停止工作；
所述聚焦检测电极系统利用同相电流相斥的原理，使得聚焦检测电极单元的上、下柔性电极输入的交变电流信号对中间电极输入的同相交变电流信号产生排斥和挤压，使它集中在检测的断面上，实现电流聚焦；所述聚焦检测电极单元的上柔性电极与检测体的接触面积大于中间电极与检测体的接触面积，下柔性电极与检测体的接触面积大于中间电极与检测体的接触面积，考虑到电流的发散性，一方面可以更好的实现电流聚焦，另一方面也可以防止局部注入电流过大，对检测体造成伤害；所述聚焦检测电极系统的电极和连接部位都采用柔性材料制成，能更好地适应不同物体的需要。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110207862B (zh) * 2019-05-28 2020-07-03 北京航空航天大学 基于电阻抗层析成像的触觉压力传感器与信号采集方法
CN112147061B (zh) * 2020-09-25 2023-03-10 辽宁工程技术大学 一种接地网状态电极聚焦式电阻抗成像系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1346503A (en) * 1970-03-06 1974-02-13 Schlumberger Inland Service Shoe for use in apparatus for investigating earth formations surrounding a borehole
US4319192A (en) * 1978-01-21 1982-03-09 Schlumberger Technology Corporation Deep and/or shallow electrical resistivity investigation suitable for dual resistivity-induction logging
CN105662410A (zh) * 2016-01-12 2016-06-15 中国科学院电工研究所 一种聚焦式的电阻抗断层成像信号检测系统
CN206439047U (zh) * 2017-01-05 2017-08-25 杭州迅美科技有限公司 极板内部发射回流的电成像测量装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1346503A (en) * 1970-03-06 1974-02-13 Schlumberger Inland Service Shoe for use in apparatus for investigating earth formations surrounding a borehole
US4319192A (en) * 1978-01-21 1982-03-09 Schlumberger Technology Corporation Deep and/or shallow electrical resistivity investigation suitable for dual resistivity-induction logging
CN105662410A (zh) * 2016-01-12 2016-06-15 中国科学院电工研究所 一种聚焦式的电阻抗断层成像信号检测系统
CN206439047U (zh) * 2017-01-05 2017-08-25 杭州迅美科技有限公司 极板内部发射回流的电成像测量装置

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