KR20160144974A - 고해상도 전기 임피던스 영상을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

고해상도 전기 임피던스 영상을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

고해상도의 전기 임피던스 영상화 방법은, 제1 위치에서 전극 프레임(30)에 의해 정의되는 샘플링 포인트(22)의 어레이를 사용하는 단계로서 전극 프레임은 샘플링 포인트의 상대적인 변위를 정의하는 단계와, 상이한 제2 위치에서 동일한 전극 프레임에 의해 정의된 샘플링 포인트의 상이한 어레이를 이용하는 단계를 포함한다.

Description

고해상도 전기 임피던스 영상을 위한 장치 및 방법{AN APPARATUS AND METHOD FOR HIGH-RESOLUTION ELECTRICAL IMPEDANCE IMAGING}
본 발명은 "고해상도(high-resolution)" 전기 임피던스 영상을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
전기 임피던스 유방촬영술(Electrical impedance mammography)(EIM), 또는 전기 임피던스 영상(EII)은 전기 임피던스 단층촬영(tomography)(EIT), 전기 임피던스 스캐너(EIS) 및 적용가능 단층촬영술(API: Applied Potential Tomography)로도 언급되고, 의료 분야에 특히 이용되는 영상 기술이다.
이 기술은 인체와 같은 피사체 내부의 전기 임피던스의 특정 분포를 촬영한다. 이 기술은 비외과적(non-invasive)이면서, X-선 단층촬영술과 같은 방사선 이온화나, MRI(Magnetic Resonance Imaging)와 같은 강하고 매우 균일한 자기장의 생성을 이용하지 않기 때문에, 의료 진단 툴로서 인기있다.
일반적으로 균일하게 이격된(evenly spaced) 전극의 2차원(2D) 또는 3차원(3D) 어레이가 촬영될 피사체의 관심 영역 주변에 부착된다. 입력 전압이 입력 전극의 쌍을 가로질러 인가되면 출력 전극측에서 출력 전류가 측정되거나, 입력 전류가 입력 전극의 쌍 사이에 인가되면 출력 전극의 쌍 사이 또는 출력 전극 사이에서 출력 전압이 측정된다. 예를 들면, 극소의 교류 전류가 입력 전극의 쌍 사이에 인가되면, 출력 전극의 모든 다른 쌍 사이에서의 전위차가 측정된다. 전류는 이어서 다른 쌍의 입력 전극 사이에 인가되고 다른 모든 쌍의 출력 전극 사이의 전위차가 측정된다. 적당한 영상 복원 기술을 이용하여 영상이 구성된다.
전기 임피던스 영상과 연관된 공간 변이성(spatial variations)은 건강한 조직과 건강하지 않은(non-healthy) 조직 사이의 임피던스의 변동, 상이한 조직과 장기들(organs) 사이의 임피던스의 변동, 또는 근육 정렬(muscle alignment)로 기인하는 이방성 효과(anisotropic effects)로 인한 임피던스의 변동으로부터 발생될 수 있다.
암과 관련된 조직 또는 세포 변화는 상당히 국한된 전기 임피던스에 있어서의 변동을 일으킨다. 국제공보 WO 00/12005호는 유방암(breast carcinomas) 또는 다른 상피성 암(carcinomas)을 검출하는데 이용되는 전기 임피던스 영상 장치의 일례를 개시하고 있다.
본 발명은 종래의 전기 임피던스 영상 보다 더 높은 해상력의 영상을 제공할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 과제를 달성하기 위해 고해상도의 전기 임피던스 영상화 방법을 제공하고, 이 방법은 제1 위치에서 전극 프레임(30)에 의해 정의되는 샘플링 포인트의 어레이를 사용하는 단계 - 전극 프레임은 샘플링 포인트의 상대적인 변위를 정의함 - , 상이한 제2 위치에서 동일한 전극 프레임에 의해 정의된 샘플링 포인트의 상이한 어레이를 이용하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 종래의 전기 임피던스 영상 보다 더 높은 해상력의 영상을 제공할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위해서, 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 방식으로 본 발명을 설명한다.
도 1은 전기 임피던스 영상화를 수행하는데 적합한 장치의 일례를 도시한 도면.
도 2의 (A) 및 (B)는 트랜시버 회버의 일례를 나타낸 도면.
도 3은 방법을 도시한 도면.
도 4의 (A) 및 (B)는 전극 프레임을 형성하기 위해 격자화된(tessellated) 상이한 유닛 셀을 도시한 도면.
도 5의 (A) 및 (B)는 정의된 위치 오프셋(positional offset)을 사용하여 전극 프레임이 재위치되는 것을 나타낸 도면.
도 6은 방법의 일례를 나타낸 도면.
도 7a 및 도 7b는 입력 신호가 한쌍의 샘플링 포인트 사이에 인가된 전류인 것의 예를 나타낸 도면.
도 7c는 샘플링 포인트의 인접한 쌍 사이의 전압 차가 측정되는 예를 도시한 도면.
도 8은 전극 어레이의 (재)위치결정없이 전극 프레임이 (재)위치결정되는지를 나타낸 도면.
도 9 내지 도 12는 전극 프레임이 어떻게 전극 어레이의 (재)위치결정에 의해 (재)위치결정되는지를 나타낸 도면.
도 13 및 도 14는 "정방형 전극" 기반 프레임의 상이한 예를 나타낸 도면.
도 15, 도 17a, 도 17b는 "삼각형 전극 어레이"의 (재)위치결정에 의해 어떻게 전극 프레임이 (재)위치결정되는지를 나타낸 다른 예를 나타낸 도면.
도 16a는 제어 회로의 일례를 나타낸 도면.
도 16b는 컴퓨터 프로그램의 전달을 나타낸 도면.
이하의 설명에서 전극(12), 복수의 전극을 포함하는 전극 어레이(10), 전극 프레임(30), 샘플링 포인트(22)와 샘플링 포인트(22)의 서브셋의 어레이(20)를 참조하여 설명한다. 이는 초기 단계에서 이들 용어 사이의 유사성과 차이를 명확하게 하기 위함이다.
전극(20)은 물리적이면서 전도성인 전극으로 전기 신호를 제공하고 및/또는 전기 신호를 수신하기 위해 이용된다. 전극 어레이(10)는 공간상에서의 전극(12)의 물리적 배열이다. 이 배열은 전극(12)이 서로에 대해 고정된 공간상의 관계를 가지도록 공통적으로 대부분 고정된다.
샘플링 포인트(22)는 전극(12)에 대응하는 포인트이며 전기적 신호를 제공하거나 및/또는 전기적 신호를 수신하는데 이용된다. 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)는 샘플링 그 당시에 이용가능한 샘플링 포인트(22)를 정의한다. 샘플링 포인트의 어레이는 공간 내의 전극 프레임(30)의 위치에 의해 결정된다.
전극 프레임(30)는 공간 내에서의 샘플링 포인트(22)의 상대적 배열을 정의한다. 전극 프레임(30)은 샘플링 포인트(22)가 서로에 대해서 고정된 공간상 관계를 가지도록 고정될 수 있다. 전극 프레임(30)은 재위치결정될 수 있다.
샘플링 포인트(22)의 서브세트는 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)의 일부분, 그러나 전체는 아닌 것을 나타낸다. 샘플링 포인트의 상이한 서브세트는 통상적으로 샘플링 포인트의 어레이의 전체를 커버하기 위해 상이한 시간에 이용된다.
편의상 "가상 재위치결정 실시예"로 언급되는 제1 실시예에서, 전극 프레임(30)은 전극 어레이(10)의 서브세트이다. 전극 프레임(30)은 전극 어레이(10)의 전극(12)의 서브세트를 선택하는 것에 의해 정의될 수 있다. 전극 프레임(30)의 위치는 전극 어레이(10)의 전극(12)의 상이한 서브세트를 선택하는 것에 의해 변경될 수 있다.
대조적으로, 편의상 "물리적 재위치결정 실시예"로 언급되는 제2 실시예에서, 전극 프레임(30)은 전극 어레이(10)와 동일하다. 이 실시예에서 전극 어레이(10)의 전극(12)과 전극 프레임(30)의 샘플링 포인트(22) 사이에는 일대일 대응이 이루어진다. 샘플링 포인트(22)의 상이한 어레이(20)는 전극 어레이(10)(전극 프레임(30)의 상이한 물리적 위치에 의해 정의되고, 전극 어레이(10)의 위치에 대한 물리적 변화는 전극 프레임(30)의 위치를 변경하고 샘플링 포인트(22)의 어레이를 변경한다.
본 발명의 제1 및 제2 실시예에서, 전기 임피던스 영상화는 제1 위치에서 전극 프레임(30)에 의해 정의된 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)를 사용하고 상이한 제2 위치에서 동일한 전극 프레임(30)에 의해 정의된 샘플링 포인트(22)의 상이한 어레이(20)를 사용하는 것에 의해 달성되고, 여기서 전극 프레임(30)은 샘플링 포인트(22)의 연관 변위(relevant displacement)를 정의한다.
제1 실시예에서, 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)의 변화가 전극 프레임(30) 내에 어떤 전극이 이용되는지 변경하는 것에 의해 달성되고, 제2 실시예에서 샘플 포인트(22)의 어레이(20)에서의 변화는 전극 프레임(30)(전극 어레이10)의 물리적 위치를 변경하는 것에 의해 달성된다.
도 1은 전기 임피던스 영상화를 수행하는데 적합한 장치의 일례를 나타낸다.
장치(2)는 복수의 전극(12)을 포함하는 전극 어레이(10)를 포함한다. 전극(12)은 기판(14)에 의해 통상적으로 지지된다. 전극(12)은 기판(14)의 표면에 대해 리세스(recessed)된다. 전극(12)은 피사체(4)의 신체에 전기 신호를 제공하고 전기 신호 응답을 수신하는데 이용된다.
일부 실시예에서, 함염수(saline solution) 및/또는 적은 전도성 매칭 물질을 포함하는 서포트(support) 등의 도전성(conductive) 액체가 전극(12)과 신체(4) 사이의 중재를 위해 이용될 수 있다.
전극 어레이(10)는 이 실시예에서 평판형 어레이이고 전극(12)은 하나의 평판(flat plane) 내에 놓여있다.
스위칭 회로(3)는 복수의 전극(12)중 어느 것을 이용하여 트랜시버(5)에서 생성된 입력 신호를 신체(4)에 제공하고 그에 응답하여 복수의 전극(12) 중 어는 것을 이용하여 신체(4)로부터의 전기 신호를 트랜시버 회로(5)에 제공할지를 제어하는데 사용된다. 스위칭 회로(3)는 제어 회로(7)에 의해 제어될 수 있다. 또한 제어 회로(7)는 트랜시버 회로(5)도 제어할 수 있다.
트랜시버 회로(5)는 전극(12)으로부터 수신된 신호를 프로세스 회로(9)에 제공하고, 여기서 전기 신호는 전기 임피던스 영상을 생성하기 위해 처리된다.
도 2의 (A) 및 (B)에 도시된 것 처럼, 트랜시버 회로(5)와 스위칭 회로(3)는 통상적으로는 입력 전기 신호를 한쌍의 전극(12)에 제공하고 복수의 전극(12)으로부터의 전기 신호 응답을 수신하기 위해 조합하여 동작한다. 제공된 전기 신호는 교류 신호일 수 있고 제공된 전기 신호의 주파수는 제어 회로(7)에 의해 제어될 수 있다. 주파수는 예를 들면 100Hz와 10MHz 사이에서 변화될 수 있다. 입력 전기 신호는 통상적으로 복수의 상이한 주파수를 포함하는데, 적어도 일부 주파수는 1MHz 이상이다. 100Hz로부터 1MHz(바람직하게는 10MHz)까지의 주파수는 1MHz를 초과하는 주파수 대역(bandwidth)을 갖고 이용될 수 있다.
조직 또는 세포의 그룹의 전체 임피던스는 병렬 세포내 임피던스(parallel intra-cellular impedance)와 병렬 세포외 임피던스(parallel extra-cellular impedance)로서 모델링될 수 있다. 새포내 임피던스는 캐패시턴스 Ci와 레지스턴스 Ri의 직렬 연결로서 모델링될 수 있다. 세포외 임피던스는 레지스턴스 Rx로서 모델링될 수 있다. 낮은 주파수에서 전체 임피던스는 Rx에 의해 지배(dominated)되고, 높은 주파수에서 전체 임피던스는 Ri//Rx로 지배된다. 주파수 응답은 Ci의 변동에 민감하고, Ri와 Rx는 비정상 세포의 존재를 식별하는데 이용될 수 있다.
도 2의 (A)의 예에서, 트랜시버 회로(5)는 전류 형태의 전기 신호를 제공하고 전극으로부터 검출된 전압의 형태로 전기 신호를 수신한다. 도 2의 (B)의 예에서, 트랜시버 회로는 전압으로서 입력 전기 신호를 제공하고 동일하거나 상이한 전극으로부터 전류의 형태로 전기 신호를 수신한다.
도 3은 장치(2)에 의해 수행될 수도 있는 방법(100)을 나타낸다.
방법(100)은 전기 임피던스 영상화의 방법을 나타낸다. 블록 102에서, 방법(100)은 전극 프레임(30)을 위치시킨다. 전극 프레임(30)은 샘플링 포인트(22)의 고정된 변위(displacement)를 정의한다. 전극 프레임의 포지셔닝은 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)를 정의한다. 예를 들면, 전극 프레임(30)이 제1 위치에 위치될 때 전극 프레임(30)은 샘플링 포인트(22)의 제1 어레이를 정의한다.
전극 프레임(30)의 위치에 의해 결정된 샘플링 포인트(22)의 어레이는 전극 임피던스 측정을 위해 이용된다.
이어서 이 방법은 블록 102로 복귀하고, 여기서 전극 프레임(30)의 위치가 새로운 제2 위치로 변경된다. 전극 프레임(30)의 새로운 제2 위치는 전기 임피던스 측정에 이용되는 샘플링 포인트(22)의 새로운 제2 어레이(20)를 정의한다. 이 방법은 이어서 다시 블록 104로 진행되고 여기서 샘플링 포인트(22)의 새롭고 상이한 어레이가 전기 임피던스 측정을 위해 이용된다. 방법은 동일한 전극 프레임(30)의 상이한 위치에 의해 정의되는 샘플링 포인트(22)의 복수의 상이한 어레이(20)를 이용하여 복수회 반복되고 상이한 세트의 전기 임피던스 측정 데이터를 생성한다.
블록 106에서, 샘플링 포인트(22)의 상이한 어레이(20)의 각각에 대한 전기 임피던스 측정 데이터가 이용되어 전기 임피던스 영상을 생성한다. 그 여상을 생성하는데 이용되는 샘플링 포인트(22)의 수와 밀도는 샘플링 포인트(22)의 단 하나의 어레이(20)가 이용되는 경우에 있어서 이용되는 샘플링 포인트(22)의 수와 밀도보다 크다는 것은 당업자에게 자명하다. 따라서 전기 임피던스 이미지는 고해상도를 갖게 된다.
따라서 샘플링 포인트(22)의 상이한 어레이(20)를 정의하기 위한 전극 프레임(30)의 리포지셔닝은 고해상도의 전기 임피던스 영상을 생성하기 위해 이용될 수 있다.
전극 프레임(30)은 전극(12)의 격자화된(tessellated)(또는 바둑판형상으로 배열된) 단위 셀(unit cells)(200)에 의해 정의될 수 있다. 도 4의 (A) 및 (B)는 전극(12)의 이용가능한 단위 셀(200)의 상이한 예를 나타낸다.
각각의 단위 셀(200)은 제1 기본 벡터 a(201)와 제2 기본 벡터 b(202)에 의해 정의된다. 단위 셀(200)의 전극(12)의 4개의 위치는 제1 기본 벡터 a(201)과 제2 기본 벡터 b(202)에 의해 정의된 좌표 공간 내에서 (0,0), (1,0), (0,1), (1,1)에 의해 정의된다.
단위 셀(200)의 바둑판배열은 전극 프레임(30)을 생성한다. 격자화된 단위 셀(200)에 의해 정의된 전극(12)의 위치의 각각은 샘플링 포인트(22)의 어레이(20) 내에 샘플링 포인트(22)를 정의한다.
도 4의 (A)에서, 제1 기본 벡터(201)와 제2 기본 벡터(202)는 직교하고, 단위 셀(200)은 직사각형 또는 정사각형이다. 도 4의 (B)의 예에서, 제1 기본 벡터(201)과 제2 기본 벡터(202)는 평행하지 않고 단위 셀(200)는 평형사변형꼴이다. 모든 실시예에서 필수적이진 않지만 일부의 실시예에서, 제1 기본 벡터(201)와 제2 기본 벡터(202) 사이의 각도 θ는 60°일 수도 있다.
모든 실시예에서 필수적이진 않지만 일부의 실시예에서, 제1 기본 벡터(201)의 크기와 제2 기본 벡터(202)의 크기는, 도 4의 (A)에서의 단위 셀(200)이 정방형이고 도 4의 (B)에서의 단위 셀이 마름모형인 것 처럼 동일할 수 있다.
도 5의 (A)와 (B)는 전극 프레임(30)이 정의된 위치 오프셋(32)을 이용하여 재위치된 것을 나타낸 도면이다.
이 예에서, 오프셋은 제1 기본 벡터(201)과 제2 기본 벡터(202)에 대해 정의된 선형 변환(linear translations)이다. 그러나, 다른 예에서, 오프셋은 단위 셀(200)의 회전(rotations)일 수 있다.
전극 프레임(30)의 예가 도 5의 (A)에 도시된다. 이 예에서, 전극 프레임(30)은 4개의 정방형 단위 셋(200)과 9개의 전극(12)을 포함한다. 다른 예에서, 전극 프레임(30)은 다른 수의 단위 셀과 전극을 포하맣ㄹ 수 있고 도 4의 (A)에 도시된 바와 같은 직사각형 또는 도 4의 (B)에 도시된 바와 같은 평행사변형과 같은 다른 형태의 단위 셀(200)을 포함할 수 있다.
도 5의 (B)는 전극 프레임(30)의 재위치에 사용될 수도 있는 오프셋(32)의 예를 나타낸다. 이 예에서, 단위 셀의 제1 기본 벡터(201)는 N=2 서브-부분(sub-portions)으로 나뉘어지고 단위 셀의 제2 기본 벡터(202)는 N=2 서브-부분으로 나뉘어진다. 따라서 전극 프레임(30)에 대해 4개의 상이한 오프셋을 정의할 수 있게 된다. 이들 오프셋은 예를 들면 제1 기본 벡터(201)와 제2 기본 벡터(202)와 관련하여 (0,0), (1/2,0), (0,1/2), 및 (1/2,1/2)로서 정의될 수 있다.
따라서 상이한 오프셋은 제1 벡터(201)의 분수(fraction)과 제2 기본 벡터의 분수에 의해 정의되는 선형 변환에 의해 정의될 수 있다.
각각의 기본 벡터를 따라 단위 셀(200)을 N개로 서브-분할하는 것은 상이한 오프셋을 생성한다는 것은 자명하다. 각각의 상이한 오프셋이 전극 프레임(30)을 오프셋하는데 이용될 때 샘플링 포인트(22)의 새로운 상이한 어레이(20)를 정의한다.
도 5의 (B)의 예에서, 제1 기본 벡터(201)와 제2 기본 벡터(202)의 서브-분할은 N과 동일하지만, 보다 일반적으로, 전극 프레임(30)의 상이한 오프셋은 다음의 선형 변환에 의해 정의될 수도 있다.
n.a/N + m.b/M, 여기서 n=0,1... N-1, m=0,1... M-1,
도 6은 도 3에서 블록(104)의 예를 나타낸다. 이 도면은 전극 프레임(30)의 특정 위치에 의해 정의된 샘플 포인트(22)의 어레이가 어떻게 이용되는지를 나타낸다.
전극 프레임(30)의 각각의 위치에 있어서(예를 들면, 샘플링 포인트(22)의 각각의 상이한 어레이(20)에 대해), 다음의 방법이 수행될 수 있다.
블록 110에서, 전기 입력 신호가 도 7a 및 도 7b에 도시된 것과 같이 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)의 한쌍의 샘플링 포인트에 제공된다. 이들 예에서, 입력 신호는 한쌍의 샘플링 포인트(22i) 사이에 인가된 전류이다.
다음으로, 블록 112에서, 도 7c에 도시된 것과 같이, 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)의 다른 샘플링 포인트(22)의 서브-세트로부터 전기 출력 신호가 수신된다. 이 예에서, 인접한 쌍의 샘플링 포인트(22o) 사이의 전압차가 측정딘다.
블록 110과 112는 샘플링 포인트(22)의 입력 쌍과 샘플링 포인트(22)의 서브-세트를 변경하면서 반복된다.
도 8은 전극 어레이(10)의 리포지셔닝 없이 어떻게 전극 프레임(30)이 리포지셔닝되는지의 예를 나타낸다. 이 예에서, 전극 프레임(30)은 전극 어레이(10)의 서브-세트이다. 전극 프레임(30)의 위치는 전극 어레이(10)의 전극(12)의 서브-세트를 변경하는 것에 의해 변경된다. 이 예에서, 각각의 이용가능한 샘플링 포인트(22)에 전극(12)이 존재한다. 전극 어레이(10) 내의 전극(12)의 위치는 격자화된 단위 셀의 위치에 대한 모든 이용가능한 오프셋 값과 조합하여 격자화된 단위 셀(200)에 의해 정의된다.
격자화된 단위 셀(200)은 전극 프레임(30)을 정의하고, 각각의 이용가능한 오프셋 값은 전극 프레임(30)의 위치를 정의한다. 오프셋의 변경은 사용되는 전극(12)을 변경하고 따라서 전극 mvfp임(30)의 위치가 변경된다. 따라서 전극 어레이(10)의 전극(12)과 샘플링 포인트의 어레이(20)의 샘플링 포인트(22) 사이의 일대일 매핑이 없는 것이 자명하다. 전극 어레이(10)는 샘플링 포인트(22)의 상이한 어레이(20)를 생성하기 위해 상이한 방식으로 서브-샘플링된다.
이 도면은 전극 어레이(10)의 전극(12)을 식별하고
제1 전극 프레임(30)(제1 오프셋), 제2 상이한 전극 프레임(30)(제2 오프셋), 제3 상이한 전극 프레임(30)(제3 오프셋) 및 제4 상이한 전극 프레임(30)(제4 오프셋)을 식별하기 위한 개별적인 표시(indication)을 사용하는 일람표(legend)를 포함한다.
도 7a, 7b, 7c 및 도 8에 도시된 전극 프레임은 전체적으로 직사각형 또는 정사각형 단위 셀을 포함하지만, 예를 들면 도 4의 (B) 또는 도 15a에 도시된 것 과 같은 평행사변형도 이용가능하다.
도 9 내지 도 12는 직사각형 또는 정사각형 단위 셀을 포함하는 전극 프레임(30)이 전극 어레이(10)의 리포지셔닝에 의해 어떻게 리포지셔닝되는지의 예를 나타낸다. 이 예에서, 전극 어레이(10)의 전극(12)과 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)의 샘플링 포인트(22) 사이에 일대일 맵핑이 존재한다.
전극 프레임(30)은 전극 어레이(10)의 전극(12)에 의해 정의도니다. 전극 프레임(30)의 포지셔닝과 리포지셔닝은 전극 어레이(10)의 물리적 포지셔닝과 리포지셔닝을 포함한다.
이 예에서, 단위 셀(200)의 격자형상은 전극 프레임(30)과 전극 어레이(10) 모두를 정의한다. 단위 셀의 오프셋은 전극 어레이(10)와 전극 프레임(30)에 있어서의 물리적인 쉬프트를 나타낸다.
도 1에서 제어 회로(7)는 예를 들면 모터 또는 디지털 또는 아날로그 스텝퍼 모터의 그룹을 이용하여 전기 어레이(10)의 이동을 제어하는데 이용될 수 있다. 이는 마이크로미터로 정밀할 수 있다.
도 9는 전극(12)에 의해 정의된 전극 프레임(30)의 일례를 나타내다. 전극 프레임(30)은 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)를 정의하고, 여기서 각각의 샘플링 포인트는 전극(12)에 대응한다.
도 10의 (A)는 샘플링 포인트(22)의 4개의 상이한 어레이(20)를 생성하기 위해 4개의 상이한 오프셋(32)을 이용하는 것을 나타낸다. 도 10의 (B)는 샘플링 포인트(22)의 4개의 어레이(20)의 모든 조합을 나타낸다.
따라서 도 9에 도시된 바와 같이 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)가 어느 포인트 및 시간에서 이용가능하다는 것은 자명하다. 상이한 시간에서, 상이한 오프셋(32)에 의해 정의된 전극 프레임(30)의 상이한 위치에 대응하는 샘플링 포인트(22)의 상이한 어레이(20)가 이용되고 따라서 시간 상에서 도 10의 (B)에 도시된 샘플링 포인트(22)가 임피던스 영상화 방법 내에 이용될 수 있다.
도 10의 (B)에서의 샘플링 포인트(22)의 수와 밀도가 도 9에서의 샘플링 포인트(22) 보다 4배 이상인 것은 자명하다. 결과적으로 도 10의 (B)의 샘플링 포인트(22)를 이용하여 생성된 임피던스 영상은 도 9의 샘플링 포인트(22)를 이용하여 생성된 임피던스 영상보다 고해상도를 갖게 될 것이다.
도 10의 (A)에서 상이한 오프셋(32)이 구현되는 체계(order)는, 전극 프레임(30)의 위치에 있어서의 각각의 변화가 단위 셀(200)의 제1 기본 벡터(201) 또는 제2 기본 벡터(202)의 방향에서만의 변화를 포함하는 것이다. 전극 어레이(10)는 각각의 오프셋(32)을 달성하기 위해 시퀀스 순으로 이동된다. 이 예에서, 제1 기본 벡터(201)과 제2 기본 벡터(202)는 수직이다.
도 10의 (A)의 예에서, 단위 셀(200)의 각각의 기본 벡터는 두개로 분할된다. 이는 4개의 상이한 오프셋과 샘플링 포인트(22)의 4개의 상이한 어레이(20)를 생성한다.
도 11에서, 각각의 기본 벡터는 3개로 분할되고 이는 9개의 상이한 오프셋과, 결과적으로 샘플링 포인트(22)의 9개의 상이한 어레이(20)를 생성한다.
도 12에서, 각각의 기본 벡터는 4개로 분할되고 이는 16개의 상이한 오프셋 값과 샘플링 포인트(22)의 16개의 상이한 어레이(20)를 생성한다.
그러나, 단위 셀(200)의 각각의 기본 벡터는 N(N-1 인터폴레이션)으로 분할 될 수 있다. 이는 N2의 상이한 오프셋과 샘플링 포인트의 N2의 상이한 어레이(20)를 생성한다.
샘플링 포인트(22)의 상이한 어레이의 각각은 예를 들면 도 6과 관련해서 설명된 바와 같은 출력 전기 신호를 회득하기 위해 이용될 수 있다.
도 9는 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)를 정의하는데 이용되는 전극 프레임(30)의 일례를 나타낸다. 그러나 상이한 전극 프레임(30)을 이용하는 것도 가능하다. 도 13 및 도 14는 상이한 전극 프레임(30)을 나타낸다.
도 15, 도 17a 및 도 17b는 평행사변형 또는 마름모형 단위 셀을 포함하는 전극 프레임(30)이 전극 어레이(10)를 리포지셔닝하는 것에 의해 어떻게 재위치되는지를 나타낸 예이다. 이 예에서, 전극 어레이(10)의 전극(12)과 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)의 샘플링 포인트(22) 사이에 일대일 맵핑이 존재한다.
전극 프레임(30)은 전극 어레이(10)의 전극(12)에 의해 정의된다. 전극 프레임(30)의 포지셔닝 및 리포지셔닝은 전극 어레이(10)의 물리적인 포지셔닝과 리포지셔닝을 포함한다.
이 예에서, 단위 셀(200)의 격자화는 전극 프레임(30)과 전극 어레이(10) 모두를 정의한다. 단위 셀의 오프셋은 전극 어레이(10)오 전극 프레임(30)에서의 물리적 쉬프트를 나타낸다.
도 1에서의 제어 회로는 모터 또는 디지털 또는 아날로그 스텝퍼 모터의 그룹을 사용하여 전기 어레이(10)의 이동을 제어하는데 이용될 수 있다. 이는 마이크로미터로 정밀할 수 있다.
도 17a는 전극(12)에 의해 정의된 전극 프레임(30)의 일례를 나타낸다. 전극 프레임(30)은 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)를 정의하고, 여기서 각각의 샘플링 포인트는 전극(12)에 대응한다.
도 15는 샘플링 포인트(22)의 4개의 상이한 어레이(20)를 생성하기 위해 4개의 상이한 오프셋(32)을 이용하는 것을 나타낸다. 도 17b는 샘플링 포인트(22)의 4개의 어레이(20)의 모든 조합을 나타낸다.
따라서 도 17a에 도시된 바와 같이 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)가 시간의 어느 포인트에서도 이용가능하다는 것은 자명하다. 상이한 시간에서, 상이한 오프셋(32)에 의해 정의된 전극 프레임(30)의 상이한 위치에 대응하는 샘플링 포인트(22)의 상이한 어레이(20)가 이용되고 따라서 시간 상에서 도 17b에 도시된 샘플링 포인트(22)가 임피던스 영상화 방법 내에 이용될 수 있다.
도 17b에서의 샘플링 포인트(22)의 수와 밀도가 도 17a에서의 샘플링 포인트(22)의 수와 밀도 보다 4배 이상인 것은 자명하다. 결과적으로 도 17b의 샘플링 포인트(22)를 이용하여 생성된 임피던스 영상은 도 9의 샘플링 포인트(22)를 이용하여 생성된 임피던스 영상보다 고해상도를 갖게 될 것이다.
도 15에서 상이한 오프셋(32)이 구현되는 체계(order)는, 전극 프레임(30)의 위치에 있어서의 각각의 변화가 단위 셀(200)의 제1 기본 벡터(201) 또는 제2 기본 벡터(202)의 방향에서만의 변화를 포함하는 것이다. 전극 어레이(10)는 각각의 오프셋(32)을 달성하기 위해 시퀀스 순으로 이동된다. 이 예에서, 제1 기본 벡터(201)과 제2 기본 벡터(202)는 수직이 아니다. 이 예어서, 제1 기본 벡터(201)와 제2 기본 벡터(202) 사이의 각도는 60°이다.
도 17a의 예에서, 단위 셀(200)의 각각의 기본 벡터는 두개로 분할된다. 이는 4개의 상이한 오프셋과 샘플링 포인트(22)의 4개의 상이한 어레이(20)를 생성한다.
그러나, 단위 셀(200)의 각각의 기본 벡터는 N(N-1 인터폴레이션)으로 분할 될 수 있다. 이는 N2의 상이한 오프셋과 샘플링 포인트의 N2의 상이한 어레이(20)를 생성한다.
샘플링 포인트(22)의 상이한 어레이의 각각은 예를 들면 도 6과 관련해서 설명된 바와 같은 출력 전기 신호를 회득하기 위해 이용될 수 있다.
도 17a는 샘플링 포인트(22)의 어레이(20)를 정의하는데 이용되는 전극 프레임(30)의 일례를 나타낸다. 그러나 상이한 전극 프레임(30)을 이용하는 것도 가능하다.
도 16의 (A)를 참조하면, 제어 회로(7)(도 1)의 구현은 제어기일 수도 있다. 제어기(7)는 하드웨어 단독으로 구현될 수 있고, 펌웨어를 포함하는 소프트웨어의 특정 양태를 가질 수 있으며 하드웨어와 소프트웨어(펌웨어 포함)의 조합일 수도 있다.
도 16의 (A)에 도시된 바와 같이, 제어기(7)는 범용 또는 전용 프로세서(200)에서 실행가능한 컴퓨터 프로그램 명령어(204)를 이용하는 것에 의해 하드웨어 기능성을 가능하게 하는 명령어를 사용하는 것으로 구현될 수도 있으며, 이 명령어들은 프로세서(200) 등에 의해 실행되도록 컴퓨터 판독가능한 저장 매체(디스크, 메모리 등)에 저장될 수도 있다.
프로세서(200)는 메모리(20)로부터의 판독 또는 메모리로의 기록을 수행하도록 구성된다. 프로세서는 또한 출력 인터페이스를 더 포함할 수 있는 이를 통해 데이터 및/또는 코멘드가 프로세서에 의해 출력되며, 프로세서는 입력 인터페이스를 더 포함할 수 있으며 이를 통해 데이터 및/또는 코멘드가 프로세서에 입력될 수 있다.
메모리(202)는 컴퓨터 프로그램 명령어(컴퓨터 프로그램 코드)를 포함하는 컴퓨터 프로그램(204)를 저장하고 이 명령어는 프로세서(200)에 의해 로딩될 때 장치(2)의 동작을 제어한다. 컴퓨터 프로그램의 컴퓨터 프로그램 명령어는 로직 및 루틴을 제공하는데, 이들은 장치가 도 3 및 도 6에 도시된 방법을 수행하는 것을 가능하게 한다. 프로세서(200)는 메모리(202)를 판독하는 것에 의해 컴퓨터 프로그램(204)를 로딩하고 실행할 수 있다.
따라서 장치(2)는,
적어도 하나의 프로세서(200); 및
컴퓨터 프로그램 코드(204)를 포함하는 적어도 하나의 메모리(202)를 포함하고,
적어도 하나의 메모리(202)와 컴퓨터 프로그램 코드(204)는 적어도 하나의 프로세서(200)에 의해 장치(2)가 적어도,
제1 위치에서 전극 프레임에 의해 정의된 샘플링 포인트의 어레이를 이용하는 것 - 여기서 전극 프레임은 샘플링 포인트의 상대적인 변위를 정의함 - ;과
상이한 제2 위치에서 동일한 전극 프레임에 의해 정의된 샘플링 포인트의 상이한 어레이를 이용하는 것을 수행하도록 구성된다.
도 16의 (B)에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 프로그램(204)은 적당한 전달 메커니즘(210)을 통해서 장치(2)에 도달할 수 있다. 전달 메커니즘(210)은 예를 들면 비일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 메모리 디바이스, CD-ROM 또는 DVD, 컴퓨터 프로그램(204)를 실제 실장한(tangibly embodies) 제조업자의 제품 등과 같은 기록 매체일 수도 있다. 전달 메커니즘은 컴퓨터 프로그램(204)을 안정적으로 전송하도록 구성된 신호일 수도 있다. 장치(2)는 컴퓨터 데이터 신호로서 컴퓨터 프로그램(204)을 전파 또는 전송할 수도 있다.
메모리(202)는 하나의 부품/회로로서 도시되고 있지만, 하나 이상의 개별 부품/회로로서 구현될 수도 있고 이들의 일부 또는 전부는 통합/제거가능할 수도 있으며, 및/또는 영구적/반영구적/동적/캐쉬 저장소를 제공할 수도 있다.
프로세서(200)는 하나의 부품/회로로서 도시되고 있지만, 하나 이상의 부품/회로로서 구현될 수 있고, 이들의 전부 또는 일부분은 통합/제거될 수 있다. 프로세서(200)는 단일 코어 또는 멀티 코어 프로세서일 수도 있다.
'컴퓨터-판독가능한 저장 매체', '컴퓨터 프로그램 제품', '실제 실장한 컴퓨터 프로그램' 등, 또는 '제어기', '컴퓨터', '프로세서' 등에 대한 참조는 싱글/멀티 프로세서 아키텍처 및 순차적(sequential)(Von Neumann)/병령 아키텍처 등과 같은 상이한 아키텍처를 가진 컴퓨터 뿐 아니라 FPGA(field-programmable gate arrays), ASIC(application specific dircuits), 신호 처리 장치 및 기타 프로세싱 회로 등과 같은 특정화된 회로도 포함하는 것으로 이해되어야만 한다. 컴퓨터 프로그램, 명령어, 코등 등에 대한 참조는 예를 들면 하드웨어 장치의 프로그램가능한 콘텐츠 , 프로세서용의 명령어, 고정된 기능(fixed-function) 장치, 게이트 어래이 또는 프로그램 가능한 로직 장치 등에 대한 구성 세팅 등과 같은 프로그램 가능한 프로세서에 대한 소프트웨어 또는 펌웨어를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 3 및 도 6에 도시된 블록은 방법에서의 단계 및/또는 컴퓨터 프로그램(204)에서의 코드의 부분을 반복할 수 있다. 특정 순서의 블록의 도면은 블록에 대한 특정 요구된 또는 바람직한 순서가 있는 것을 반듯이 암시하는 것은 아니며, 블록의 순서와 배열은 변경될 수 있다. 또한 일부 블록들은 생략될 수도 있다.
본 발명에서 사용된 것 처럼, 모듈은 최종 제조업자 또는 사용자에 의해 추가될 수도 있는 특정 부분/부품을 배제한 유니트 또는 장치로 언급된다. 장치(2)는 모듈일 수도 있다.
용어 '포함하다(comprise)'는 본 명세서에서 포함(inclusive)의 의미이며 배타적인(exclusive) 것을 의미하는 것은 아니다. 이는 Y를 포함하는 X에 대한 참조는 X가 하나의 Y를 포함하는 것을 나타내기도 하며 X가 하나 이상의 Y를 포함할 수도 있음을 가르킨다. 포함하라라는 용어가 배터적인 의미로 이용된다면 문맥에서 "단지 하나만을 포함하는" 또는 "이루어진(consisting)"으로 명확해질 수 있다.
상세한 설명에서, 참조는 다양한 다양한 예에 대해 이루어졌다. 예와 연관된 특성 또는 기능의 설명은 이런 특성 또는 기능이 그 예에 존재하는 것을 나타낸다. 문장에서 '예(example)' 또는 '예를 들면' 또는 '일수도 있다(may)'라는 표현은,명확하게 설명되거나 설명되지 않았든지 간에, 그러한 특성 또는 기능이 적어도 설명된 예 내에 존재하는지를 나타내고, 예로서 설명되었든지 아니든지 간에, 다른 모든 실시예 또는 일부의 예에 존재될 수 있다. 즉 '예(example)' 또는 '예를 들면' 또는 '일수도 있다(may)'는 특정 부류의 예에서 특정 사례로 언급될 수 있다. 사례의 성질(property)은 그 사례만의 성질일 수도 있고 부류의 성질일 수도 있으며 그 부류의 사례의 일부 그러나 전부는 아닌 것을 포함하는 부류의 서브-부류의 성질일 수도 있다.
본 발명의 실시예가 전술한 문단에서 다양한 실시예를 참조하여 설명되었지만 실시예에 대한 변형이 본 발명의 범위 낸에서 이루어질 수 있다는 것은 자명하다.
전술한 설명에서의 특성들은 전술한 조합과 다른 조합으로도 이용될 수도 있다.
기능이 특정 특성을 참조하여 설명되었지만 이들 기능은 설명되거나 그렇지 않은 다른 특성에 의해 수행가능할 수도 있다.
특성들은 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이들 특성은 설명되거나 그렇지 않은 다른 실시예에 존재할 수도 있다.
전술한 설명에서 중요한 부분으로 여겨지는 본 발명의 특성을 설명하기 위해 노력하였지만 본 출원인은 전술한 설명 및/또는 도시된 도면에서의 모든 특허가능한 특성 또는 그 특성들의 조합에 대한 보호를 청구한다.

Claims (22)

  1. 전기 임피던스 영상화의 방법에 있어서,
    제1 위치에서 전극 프레임에 의해 정의된 샘플링 포인트의 어레이를 이용하는 단계 - 여기서 전극 프레임은 샘플링 포인트의 상대적 변위(relative displacement)를 정의함 - ;
    제1 위치와 적어도 상이한 제2 위치에서 동일한 전극 프레임에 의해 정의된 샘플링 포인트의 상이한 어레이를 사용하는 단계;
    를 포함하는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 프레임은 전극의 격자화된 단위 셀(tessellated unit cell)에 의해 정의되는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    단위 셀은 제1 기본 벡터, 제2 기본 벡터, 및 제1 기본 벡터와 제2 기본 벡터에 의해 정의되는 좌표 공간 내의 네개의 전극위치 (0,0), (1,0), (0,1), (1,1)에 의해 정의되고, 샘플링 포인트의 어레이는 격자화된 전극 위치에 의해 정의되는
    전기 임피던스 영상화의 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 기본 벡터와 제2 기본 벡터는 상이한 방향과 동일한 크기를 가지는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    샘플링 포인트의 상이한 어레이는 상이한 위치 오프셋에서 동일한 전기 프레임에 의해 정의되는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상이한 위치 오프셋은 회전에 의해 정의되는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상이한 위치 오프셋은 상이한 변환(translations)에 의해 정의되는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상이한 위치 오프셋은 상이한 선형 변환에 의해 정의되고, 각각의 상이한 선형 변환은 제1 기본 벡터의 분수(fraction)와 제2 기본 벡터의 분수(fraction)에 의해 정의되고, 제1 기본 벡터와 제2 기본 벡터는 전극 프레임을 형성하기 위해 격자화되는 전극의 단위 셀을 정의하는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    N2의 상이한 위치 오프셋은 제1 기본 벡터를 N개의 제1 서브 부분으로 서브분할하고 제2 기본 벡터를 N개의 제2 서브 부분으로 분할하는 것에 의해 정의되고, 하나 이상의 제1 서브 부분과 하나 이상의 제2 서브 부분의 선형 조합에 의해 선형 변환을 정의하는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 서브 부분과 제2 서브 부분은 동일한 크기를 가진 전기 임피던스 영상화의 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    전극 프레임은 전극의 어레이의 서브세트이고, 전극 프레임의 위치는 전극 어레이의 서브세트를 변경하는 것에 의해 변경되는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    전극 프레임은 샘플링 포인트의 고정된 배열을 가지며, 각각의 샘플링 포인트는 다른 샘플링 포인트에 대한 고정된 상대 위치를 가지며, 샘플링 포인트의 어레이는 전극의 어레이의 물리적 위치를 변경함이 없이 전극의 어레이 내의 전극 프레임의 위치를 변경하는 것에 의해 변경되는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    전극의 어레이와 샘플링 포인트의 어레이 사이에 일대일 맵핑이 존재하는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  14. 제1항 내지 제10항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    전극 프레임은 전극 어레이의 전극에 의해 정의되고, 전극 프레임의 포지셔닝은 전극 어레이의 물리적인 포지셔닝을을 포함하는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    전극 어레이는 서로에 대해 고정된 상대적 위치를 가지는 전극의 고정된 배열인 전기 임피던스 영상화의 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    샘플링 포인트의 어레이를 사용하는 단계는
    한쌍의 샘플링 포인트에 입력 전기 신호를 제공하는 단계와,
    다른 샘플링 포인트의 적어도 일부분으로부터 출력 전기 신호를 수신하는 단계를 포함하는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    샘플링 포인트의 어레이를 사용하는 단계는,
    한쌍의 샘플링 포인트에 입력 전기 신호를 제공하는 단계;
    다른 샘플링 포인트의 서브세트로부터 출력 전기 신호를 수신하는 단계; 및
    입력 샘플링 포인트의 쌍을 변경하고 및/또는 출력 샘플링 포인트의 서브셋트를 변경하는 단계
    를 반복적으로 포함하는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 임피던스 영상을 생성하기 위해, 전극 프레임의 여러 상이한 위치에 의해 정의되는 샘플링 포인트의 여러 상이한 어레이를 사용하여 만들어진 전기 임피던스 측정값을 이용하는 단계
    를 더 포함하는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    생성된 전기 임피던스 영상은 전극 프레임의 해상도보다 높은 해상도를 가지는 전기 임피던스 영상화의 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하깅 nl한 수단을 포함하는 장치.
  21. 적어도 하나의 프로세서; 및
    컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 메모리를 포함하고,
    적어도 하나의 메모리와 컴퓨터 프로그램 코드는 적어도 하나의 프로세서에 의해서 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 하나에 따른 방법을 수행하도록 구성되는 장치.
  22. 컴퓨터에서 실행될 때 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램.
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