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基于反投影的MIT快速重建算法研究

作　者: 林筱
导　师: 柯丽
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 磁感应断层成像 图像重建 反投影算法 序列图像联合分析
分类号: R31
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 24次
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内容摘要


磁感应断层成像（MIT）是一种以生物组织电导率分布为成像目标的新型医学成像技术，它的无创、非接触、功能监护等特性受到了国内外研究学者的广泛关注，而目前该技术尚未应用于临床，主要的技术难点是需要高精度的测量系统以及高分辨率的图像重建算法，其中图像重建算法是实现MIT快速、精确成像的关键。针对目前MIT重建算法所存在的重建速度慢、定位不准确、抗噪声性能差等问题，本文提出一种基于磁力线分布的改进反投影图像重建算法，并构建了动态序列图像及信息提取方法。结合MIT成像的原理，对直径为0.2m的圆形成像模型，应用有限元法进行涡流场求解，得到半场域检测线圈处的相位差数据，作为原始数据用于MIT图像重建。为了提高反投影算法的定位精度，首先根据MIT电磁关系推导，构建了边界检测数据的修正模型，据此对边界相位差数据进行修正处理，提高了重建图像定位准确性；其次，根据成像区域的磁场分布，由磁力线确定反投影路径，降低了直线反投影用于磁场成像的定位误差。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，该信息反映了成像目标随时间变化的动态过程。实验结果表明本文算法具有重建速度快、定位准确、抗噪性能强等特性，能够准确反映成像区域内部电导率变化的大小及位置信息，尤其能够体现扰动目标的边缘轮廓信息。对于序列图像，该算法能够区分扰动目标以5mm为步幅移动的情况，而当电导率以0.1S/m为步幅增加时，在重建图像上也同样有很好体现，为MIT技术应用于临床监护奠定了基础。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 MIT技术概述  10-11
  1.2 MIT技术国内外研究现状  11-13
    1.2.1 MIT系统研究现状  11-12
    1.2.2 MIT重建算法研究现状  12-13
  1.3 MIT重建算法性能比较  13-15
  1.4 MIT重建算法的研究目的及意义  15
  1.5 本文主要内容及结构安排  15-17
第二章 MIT仿真模型与涡流场计算  17-26
  2.1 MIT技术基本原理  17-18
  2.2 MIT电磁理论基础  18-19
  2.3 基于变分有限元法的MIT涡流场求解  19-20
  2.4 MIT仿真模型  20-21
  2.5 MIT涡流场计算结果  21-25
  2.6 本章小结  25-26
第三章 基于反投影的MIT重建算法  26-39
  3.1 相位差与电导率关系推导  26-28
  3.2 反投影算法数理基础  28-29
  3.3 反投影算法用于MIT图像重建的理论基础  29-31
  3.4 反投影算法实现过程  31-37
    3.4.1 基于磁力线的反投影路径设计  31-32
    3.4.2 数据校正模型设计  32-33
    3.4.3 基于矩阵法的反投影重建的实现过程  33-37
  3.5 本章小结  37-39
第四章 图像重建实验及算法性能评估  39-51
  4.1 反投影算法应用于MIT图像重建  39
  4.2 单目标图像重建  39-42
  4.3 多目标图像重建  42-43
  4.4 反投影算法性能评估  43-49
    4.4.1 反投影算法定位精度评估  43-45
    4.4.2 检测线圈数目对重建结果的影响  45-46
    4.4.3 激励线圈旋转次数对重建结果的影响  46-47
    4.4.4 不同投影路径对重建结果的影响  47-48
    4.4.5 反投影算法抗噪声性能分析  48-49
  4.5 本章小结  49-51
第五章 序列图像重建与联合分析  51-61
  5.1 序列图像联合分析概述  51
  5.2 构建时间序列图像  51-53
    5.2.1 扰动目标沿X轴移动的序列图像  51-52
    5.2.2 扰动目标电导率逐渐增大的序列图像  52-53
  5.3 序列图像边界相位差分布分析  53-54
  5.4 基于投影曲线分布的序列图像分析  54-55
  5.5 不同维度阻抗信息提取  55-57
  5.6 基于小波分析的序列图像信息提取  57-60
  5.7 本章小结  60-61
第六章 总结  61-63
参考文献  63-66
在学研究成果  66-67
致谢  67

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中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学
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