基于结构先验信息的磁探测电阻抗成像算法研究

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磁探测电阻抗成像(Magnetic Detection Electrical Impedance Tomography,MDEIT),是通过向成像体注入激励电流,利用检测器测量成像体外部磁感应强度分布,并使用成像算法来重建成像体内部电导率分布图像的一种新兴医学成像技术。MDEIT技术由电阻抗成像(electrical impedance tomography,EIT)技术发展而来,继承了其便携,可持续监护等优点,也克服了其测量信息小和电极个数受限等缺点,同时MDEIT检测系统为“非接触式”的测量方式,在动态连续检测和功能成像中具有突出的优势和广阔的应用前景。
  本文主要围绕磁探测电阻抗成像技术中的逆问题算法展开研究。在分析MDEIT正问题基础上,首先针对逆问题的求解使用传统的灵敏度矩阵重建算法进行重建,并建立正方形模型与胸腔仿真模型进行逆问题验证。采用图像相对误差、图像相关系数、异质体形心与重建图像剖面图四项指标综合评价灵敏度矩阵重建算法对于图像重建求解的有效性。
  其次,针对灵敏度矩阵重建算法重建图像异质体定位有偏移、形状边缘模糊等问题,进一步提出了基于结构先验信息的MDEIT图像重建算法。在进行仿真实验的基础上设计并进行了初步的仿体实验,证明基于结构先验信息图像重建算法的稳定性。通过四项指标从重建图像相似度,重建异质体定位与异质体形状方面对两种算法的仿真实验结果与仿体实验结果中重建图像的质量进行评价,证明了基于结构先验信息重建算法在提高重建图像异质体定位与形状方面的准确性。
  最后,为获得更加准确的异质体位置信息,提出了将结构信息与功能信息相结合的CT-MDEIT图像融合算法。对比分析了图像融合技术中常用的两种融合算法,最终提出基于离散小波变换的CT-MDEIT图像融合算法。将处理后CT图像与MDEIT重建图像进行图像融合处理,并采用主观评价与客观评价相结合的方式对三种方法融合图像质量进行了精准的评价。
  在研究磁探测电阻抗成像技术逆问题算法过程中,本文所提出基于结构先验信息的图像重建算法与基于离散小波变换的CT-MDEIT图像融合算法,提高了灵敏度矩阵重建图像中异质体形状与定位的准确性,为磁探测电阻抗成像技术的临床应用奠定了基础。
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