非接触磁感应生物阻抗动态功能成像关键技术研究

生物阻抗携带了与人体组织和器官功能紧密相关的生理和病理信息，发展面向人体深层阻抗的快速功能成像以及动态监测方法，是一项极具挑战和创新性的研究工作。磁感应成像技术符合医疗仪器非接触、无创、功能检测的发展方向，但是受成像速度和分辨率的影响，尚未实现应用。因此，研究一种新的适于生物深层阻抗动态描述的测量及成像方法，具有极其重要理论和现实意义及学科前瞻性。本项目拟针对磁感应生物阻抗动态功能成像关键技术开展研究，一是研究新的深层阻抗高精度磁感应测量方式和系统，简化磁场空间分布的复杂性；二是结合磁场正向模型和先验知识研究非线性场重建方法，探索提高成像质量和速度的通用性方法和技术；三是研究具有完备阻抗信息表征能力的序列图像处理及功能分析方法，形成一个可行的动态生物阻抗功能监测基本方案。重点解决生物阻抗磁感应成像中的序列成像及动态分析问题，推进基于电阻抗的磁感应成像技术及功能监测技术的实现进程。

生物阻抗携带了与人体组织和器官功能紧密相关的生理和病理信息，发展面向人体深层阻抗的快速功能成像以及动态监测方法，是一项极具挑战和创新性的研究工作。磁感应成像技术符合医疗仪器非接触、无创、功能检测的发展方向，但是受成像速度和分辨率的影响，尚未实现应用。因此，研究一种新的适于生物深层阻抗动态描述的测量及成像方法，具有极其重要理论和现实意义及学科前瞻性。.本项目针对磁感应生物阻抗动态功能成像关键技术开展研究，研究工作的主要进展和成果如下：1）研究并建立了磁感应断层成像系统模型，人体颅脑三维模型，模拟了MIT系统测量及成像实验，获得了影响系统检测灵敏度的因素及其规律、成像区域磁场及边界测量值得分布及规律、以及颅脑病变对系统和测量值的影响；2）研究了迭代算法和反投影算法两种重建方案，提出了基于特征值门限的一步牛顿算法，提高了静态图像重建的精度，并根据动态成像需求，设计了磁力线反投影算法，提高了成像速度和定位精度；3）研究实现了集成化单通道阻抗检测系统和非对称式扇形多通道阻抗成像系统，将检测和激励线圈功能分离，发挥大线圈激励磁场强，小线圈检测定位准确串扰小的优势。可实现单一物质的阻抗测量，以及简单模型的断层成像；4）为了仿真MIT技术应用于功能监护，分别对成像区域内扰动目标电导率大小变化及位置变化两种情况构建了序列重建图像，并对该图像序列进行联合分析以获取纵向阻抗变化信息，反映了成像目标随时间变化的动态信息，弥补了阻抗图像分辨率低的问题。目前，培养了6名硕士，1名博士，获发明专利1项，获辽宁省自然科学学术成果三等奖1项，发表和录用论文14 篇。.总之，本项目以非接触生物阻抗动态功能监测为目标，将生物组织的电特性及其变化的功能信息与磁感应检测技术，以及序列图像的多维分析等方法相结合，研究了MIT 动态成像系统的关键技术及实现问题，推进了基于电阻抗的磁感应成像技术及功能监测技术的实现进程。