資源描述：
《用于腦部電阻抗斷層成像的高穩(wěn)定性恒流源的設(shè)計(jì) 》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、用于腦部電阻抗斷層成像的高穩(wěn)定性恒流源的設(shè)計(jì)史學(xué)濤，尤富生，霍旭陽(yáng)，付峰，劉銳崗，董秀珍【關(guān)鍵詞】電阻抗斷層成像；恒流源；分布電容；屏蔽驅(qū)動(dòng) Designofacurrentsourcepedancetomographysystem【Abstract】AIM:Toimprovethestabilityofthecurrentsourceforbrainelectricalimpedancetomography(EIT)dataacquisitionsystem.METHODS:Ashieldguardtec
2、hniqueployedtominimizetheshuntingeffectofthestraycapacitanceofetime,anoutputcurrentpensatingmethodultiplexersstraycapacitance.RESULTS:Thesimulationresultsshoethodsaximumrelativecurrenterrorona1.5kΩloaddroppedfrom7%to0.4%inaximumrelativecurrenterroronthislo
3、adethodforethodforcurrentsourcecaneffectivelyimprovethestabilityofcurrentsourcesoutputcurrent.【Keypedancetomography;currentsource;straycapacitance;shieldguard【摘要】目的:提高腦部電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的恒流源的輸出穩(wěn)定度.方法：采用屏蔽驅(qū)動(dòng)的方法減弱電極導(dǎo)線(xiàn)分布電容的分流作用，同時(shí)采取輸出電流補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)多路開(kāi)關(guān)上的分布電容分流作用進(jìn)行補(bǔ)償．結(jié)果
4、：仿真結(jié)果表明通過(guò)這些措施后流經(jīng)1.5kΩ負(fù)載的激勵(lì)電流的幅度在工作頻率范圍內(nèi)最大相對(duì)偏差可由原來(lái)的7%降至0.4%以下．最終所實(shí)現(xiàn)的激勵(lì)源的最大相對(duì)偏差也小于1%．結(jié)論：所采取的電極導(dǎo)線(xiàn)屏蔽驅(qū)動(dòng)和輸出電流補(bǔ)償?shù)姆椒梢赃_(dá)到有效提高恒流源輸出電流穩(wěn)定度的目的．【關(guān)鍵詞】電阻抗斷層成像；恒流源；分布電容；屏蔽驅(qū)動(dòng)電阻斷層抗成像（electricalimpedancetomography，EIT）是一種通過(guò)體表弱電信號(hào)激勵(lì)和體表電信號(hào)測(cè)量的方法獲取目標(biāo)區(qū)域（某一斷面）內(nèi)組織電阻抗分布信息，并以圖像的方式反映出來(lái)
5、的新型醫(yī)學(xué)成像技術(shù)〔1〕．與現(xiàn)有的成像技術(shù)相比，該技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備小巧、易于操作、無(wú)創(chuàng)無(wú)害等特點(diǎn)，在對(duì)機(jī)體生理或病理狀態(tài)的功能成像等方面有著誘人的應(yīng)用前景，吸引著國(guó)內(nèi)外眾多的學(xué)者，是近年來(lái)生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一．其中，高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制是該技術(shù)的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)之一．我們目前的研究目標(biāo)是利用EIT技術(shù)研制一種能實(shí)現(xiàn)對(duì)人腦出血、腦水腫等疾病進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間圖像監(jiān)護(hù)的儀器．由于有顱骨這樣高電阻率組織的存在〔2〕，腦部EIT測(cè)量時(shí)，目標(biāo)區(qū)域電阻率相對(duì)較高，同時(shí)又由于顱骨的影響，由顱內(nèi)組織電阻率變化所導(dǎo)
6、致的體表電信號(hào)的變化量也相對(duì)較弱，因而對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出了更高的要求〔3〕．本研究以提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中恒流源的輸出穩(wěn)定度為目標(biāo)，分析影響系統(tǒng)工作時(shí)輸出電流穩(wěn)定性的主要因素，并以屏蔽驅(qū)動(dòng)和輸出補(bǔ)償?shù)姆绞饺趸@些因素的影響，達(dá)到提高輸出穩(wěn)定度的目的.1原理目前的EIT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用電流激勵(lì)、電壓測(cè)量的工作模式．測(cè)量時(shí)，以等間距貼于目標(biāo)外周的16或32個(gè)電極中的1對(duì)（或多對(duì)）進(jìn)行激勵(lì)，注入一定頻率的弱激勵(lì)電流，同時(shí)測(cè)量其余電極對(duì)上的電壓差〔4〕．理想情況下，恒流源的輸出阻抗無(wú)窮大，此時(shí)不論負(fù)載阻抗如何變
7、化，流經(jīng)負(fù)載的電流始終是恒定值，因而通過(guò)電壓與電流間的比值可精確求解出測(cè)量電極間的傳輸阻抗．但如圖1所示，對(duì)于實(shí)際的EIT系統(tǒng)，雖然恒流源自身的輸出阻抗可以達(dá)到數(shù)MΩ以上的水平，但由于激勵(lì)電流要通過(guò)多路開(kāi)關(guān)和長(zhǎng)達(dá)1m以上的電極導(dǎo)線(xiàn)才能進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域，多路開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻、公共端等效電容、等效輸入電容以及電極導(dǎo)線(xiàn)的雜散電容等因素會(huì)對(duì)激勵(lì)電流形成一定的影響．為分析這些因素的影響，我們?cè)O(shè)恒流源輸出阻抗為Zs，多路開(kāi)關(guān)公共端等效電容為C1、任意一對(duì)相鄰的輸入端等效并聯(lián)電容為C2、各通道的導(dǎo)通電阻為R，同時(shí)，假設(shè)負(fù)載阻抗
8、為ZLoad，導(dǎo)線(xiàn)間電容為Cline．在忽略導(dǎo)線(xiàn)電阻的情況下，可以得到恒流源工作時(shí)的等效電路(圖2).此時(shí)，令C=C2//Cline=C2+Cline，可得實(shí)際流過(guò)負(fù)載的電流Iload：式中，ω為激勵(lì)電流的角頻率．可以看出，Iload不僅會(huì)隨負(fù)載阻抗而變化，同時(shí)還會(huì)隨激勵(lì)信號(hào)頻率的改變而改變．由于我們的系統(tǒng)要求在1~200kHz的頻率范圍內(nèi)提供相對(duì)可靠的阻抗信息，同時(shí)，前期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，腦EIT成像時(shí)，采用準(zhǔn)對(duì)
