头部组织感应电流磁共振电阻抗成像技术研究
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人体头部组织电导率分布信息对于大脑功能性研究及临床疾病诊断具有重要的科学意义和实际应用价值。感应电流磁共振电阻抗成像(IC-MREIT)是继磁共振电阻抗成像(MREIT)之后发展起来的一种新的无创生物电阻抗成像技术。该技术的提出有望克服电阻抗成像和磁共振电阻抗成像因受颅骨屏蔽,注入电流无法进入深层大脑组织的缺点,从而为临床医学提供高精度、高分辨率的头部组织电导率分布图。本论文首先以注入和感应电流两种激励方式作为主线,介绍了电阻抗成像及磁共振电阻抗成像的基本原理、研究现状及发展前景,并着重阐述了人体头部组织电阻抗成像的研究意义。论文将灵敏度矩阵算法扩展应用到IC-MREIT。在对头部组织各向同性非均质电导率分布进行重建的同时,分析系统参数对灵敏度矩阵性态的影响,所得结论对于IC-MREIT未来实验及临床应用研究,具有重要的指导意义和参考价值。论文基于电磁场方程证明了IC-MREIT无需边界电压测量值即可重构物体内部绝对电导率分布,提出了IC-MREIT J-substitution算法。分析了不同媒质交界面上积累电荷产生的原因并阐述其对重构算法收敛特性的影响。三层球和真实头模型上的仿真结果验证了该算法用于重构人体头部组织各向同性电导率分布的可行性和合理性。针对人体头部组织电导率分布的各向异性特性,论文提出了一种用于对物体内部各向异性电导率分布进行重建的两步IC-MREIT算法。三层球及包含五种组织的真实头模型上的仿真结果表明,借助某些先验信息,该算法能够实现对人体头部复杂精细组织的电导率重建,具有较高的成像精度。
致谢 | 第5-7页 |
摘要 | 第7-8页 |
Abstract | 第8-9页 |
目录 | 第10-12页 |
1 绪论 | 第12-32页 |
1.1 电阻抗断层成像技术(EIT) | 第12-24页 |
1.1.1 EIT简介 | 第12页 |
1.1.2 EIT的研究现状 | 第12-22页 |
1.1.3 EIT的发展前景 | 第22-24页 |
1.2 基于磁共振成像系统的电阻抗成像技术 | 第24-28页 |
1.2.1 MREIT | 第24-28页 |
1.2.2 IC.MREIT | 第28页 |
1.3 头部电阻抗成像的研究意义 | 第28-29页 |
1.4 本论文主要研究工作及创新点 | 第29-32页 |
2 感应电流磁共振电阻抗成像技术(IC-MREIT) | 第32-46页 |
2.1 引言 | 第32页 |
2.2 IC-MREIT的正问题 | 第32-42页 |
2.2.1 正问题的数学描述 | 第32-34页 |
2.2.2 正问题的求解方法 | 第34-37页 |
2.2.3 ANSYS求解IC-MREIT正问题的有效性验证 | 第37-42页 |
2.3 IC-MREIT的逆问题 | 第42页 |
2.4 IC-MREIT二次磁场信号的提取 | 第42-44页 |
2.5 本章小结 | 第44-46页 |
3 基于灵敏度矩阵法的IC-MREIT | 第46-60页 |
3.1 引言 | 第46-47页 |
3.2 基于灵敏度矩阵法的IC-MREIT | 第47-50页 |
3.2.1 基于灵敏度矩阵法的IC-MREIT正问题 | 第47-48页 |
3.2.2 基于灵敏度矩阵法的IC-MREIT逆问题 | 第48-50页 |
3.3 仿真研究 | 第50-57页 |
3.3.1 模型及参数设定 | 第50-51页 |
3.3.2 正问题仿真研究 | 第51-53页 |
3.3.3 逆问题仿真研究 | 第53-57页 |
3.4 本章小结 | 第57-60页 |
4 基于J-substitution算法的IC-MREIT | 第60-78页 |
4.1 引言 | 第60-62页 |
4.2 IC-MREIT J-substitution算法 | 第62-66页 |
4.2.1 IC-MREIT J-substitution算法正问题 | 第62-63页 |
4.2.2 IC-MREIT J-substitution算法逆问题 | 第63-66页 |
4.3 IC-MREIT J-substitution算法仿真研究 | 第66-75页 |
4.3.1 两层同心球及具有尖锐棱角的柱体模型仿真研究 | 第66-70页 |
4.3.2 各向同性三层球及真实头模型上的仿真研究 | 第70-75页 |
4.4 本章小结 | 第75-78页 |
5 各向异性电导率重构的IC-MREIT算法研究 | 第78-92页 |
5.1 引言 | 第78-79页 |
5.2 各向异性电导率重构的IC-MREIT算法 | 第79-83页 |
5.2.1 各向异性电导率重构的IC-MREIT算法正问题 | 第79-80页 |
5.2.2 头模型参数设定 | 第80-82页 |
5.2.3 各向异性电导率重构的IC-MREIT算法逆问题 | 第82-83页 |
5.3 仿真研究 | 第83-90页 |
5.3.1 三层球头模型上的仿真研究 | 第84-87页 |
5.3.2 真实头模型上的仿真研究 | 第87-90页 |
5.4 本章小结 | 第90-92页 |
6 结论与展望 | 第92-96页 |
6.1 结论 | 第92-94页 |
6.2 展望 | 第94-96页 |
参考文献 | 第96-106页 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 | 第106页 |
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ABS1179164,这篇论文共106页
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