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1、河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文三維電阻抗成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)姓名：王仁平申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程指導(dǎo)教師：徐桂芝20061101河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文三維電阻抗成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要電阻抗斷層成像(ElectricalImpedanceTomography——EIT)是根據(jù)生物體內(nèi)不同組織以及同一組織在不同狀態(tài)下具有不同電導(dǎo)率的現(xiàn)象，通過在生物體表面施加安全電流(電壓)，測量表面電壓(電流)，重建生物體內(nèi)部的電阻抗分布圖的成像技術(shù)。在以往的研究中，電阻抗斷層成像（EIT）被限定在假定其成像數(shù)據(jù)來源于二維（2D）對象。但在實(shí)際中，研究對象一般為三維（3D）結(jié)構(gòu)，
2、從而使得激勵(lì)電流不僅在測量平面內(nèi)傳導(dǎo)，亦在立體空間內(nèi)傳導(dǎo)。這一差異導(dǎo)致圖像顯現(xiàn)出明顯的誤差，影響了EIT在診斷和病態(tài)分析中的作用。三維電阻抗成像（3D-EIT）在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來，其為了獲得更多的生物組織信息，可以進(jìn)行對生物體進(jìn)行三維掃描，亦可通過三維成像算法對生物體進(jìn)行三維成像。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)初步的基于人體胸腔物理模型的64電極3D-EIT成像系統(tǒng)。以DSP（TMS320F2812）為核心控制芯片，主要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)中其他模塊的控制功能，完成A/D采集，LCD顯示，及與PC機(jī)的通信功能等。改進(jìn)了DDS恒流源模塊，將其擴(kuò)展為四路，增強(qiáng)了系統(tǒng)的帶載能力。采用復(fù)雜可編
3、程邏輯器件（ComplexProgrammableLogicDevice-CPLD）實(shí)現(xiàn)對多路開關(guān)陣列的驅(qū)動(dòng)。關(guān)鍵詞：三維電阻抗成像，數(shù)字信號(hào)處理器，CPLD，直接數(shù)字合成技術(shù)I三維電阻抗成像硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFTHREEDIMENSIONALELECTRICALIMPEDANCETOMOGRAPHYSYSTEMABSTRACTElectricalImpedanceTomography(EIT)isanimagingtechniquethatbasedonthephenomenathattheelectricalconduc
4、tionwithindifferentkindsoftissueoforganismorthesametissueindifferentstatesisdifferent.TheobjectiveofEITistoreconstructtheinternalconductivitydistributionofanobjectfromvoltage(orcurrent)measurementsmadeatbodysurface,bydrivingwithcurrent(orvoltage)onitssurface.EIThaspreviouslybeenrestric
5、tedtotheassumptionthatdataoriginatesfromatwodimensional(2D)object.Inpractice,theobjectisgenerallyathreedimensional(3D)structure,andthustheinjectedcurrentwillflowwithintheplaneofmeasurementandalsothroughtheoff-planevolume.Thisdiscrepancyleadstoimagescontainingsignificantartefact,impedin
6、ganalysisandthediagnosticutilityofEIT.ThreeDimensionElectricalImpedanceTomography(3D-EIT)isdevelopingbasedontheaboveopinion.Inordertoobtainmoreinformationoftissue,themeasurementcouldbeaccomplishedbyscanninginthreedimensional.Theaimofthisworkwastodesignandimplementa3D-EITsystemof64elect
7、rodes,basedonphysicalmodelofthorax.ThemainprocessorTMS320f2812,akindofDigitalSignalProcessor,controledthefunctionalmodules,suchasA/Dconvertor,LCDdisplayandthecommunicationbetweenthehardwaresystemandPC.ThesourcecurrentmoduleofDDSwasamelioratedtomeettheneedofload.AndalsotheCPLDwasintro
