学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于REIS的生物电阻抗特性检测方法与系统设计研究

作　者: 刘晓娟
导　师: 厉力华
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 控制工程
关键词: 共振频率阻抗谱乳腺癌容抗测量风险评估
分类号: R737.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 3次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着经济发展与人们健康意识的提高，人类更加关注疾病的预防与提早检测，乳腺癌作为威胁女性健康的“第一大杀手”，人们尤为重视，这就对乳腺疾病检测技术提出了更高的要求。目前常用乳腺疾病检测技术有：超声诊断、核磁共振成像(MRI)、乳腺X射线等，但检测效果不佳、价格昂贵、具有辐射性等缺点，限制了上述方法在乳腺癌早期检测中大规模使用。生物电阻抗检测技术作为新型的乳腺癌检测方法，利用恶性组织与正常组织电导率或电阻率之间的差异进行检测，主要包括电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography)技术和电阻抗扫描成像(Electrical Impedance Scanning)技术，但两者都存在着空间分辨率低、计算量大等不足。本文借鉴现有检测方法的一些经验，分析生物组织等效模型与病变的关系，开发了一套基于共振频率阻抗谱（Resonance Electrical Impedance Spectroscopy，简称REIS）技术的容抗信息检测系统。本论文分析乳腺细胞组织、等效电路模型和组织病变三者之间的关系，确定了乳腺组织容抗特性在一定程度上反映乳腺组织病变状况，设计了一套采用DDS扫频技术，由电压电流转换电路、匹配电感以及模拟乳腺容抗负载等模块构成的6通道LC谐振系统并完成硬件设计和上位机软件系统的编程与调试，实现了一键式的数据采集和存储过程。通过该系统完成了大量数据实验，并利用多种数据处理方法进行了系统稳定性、可重复性与可分辨能力的测试。基于共振频率阻抗谱技术设计的乳腺癌早期检测系统简便易行、无损伤、低成本，在恶性肿瘤早期发现、早期预警有其独特的优势。除了期望能为祖国医学在恶性肿瘤诊断方面探索出一条新路外，也希望在乳腺癌早期阶段减少大型医疗仪器使用的频率，弥补边远落后地区医疗资源不足或减少医疗资源浪费。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究背景  10
  1.2 现有乳腺疾病检测方法及特点  10-11
  1.3 生物电阻抗技术在乳腺癌诊断中的应用  11-14
    1.3.1 电阻抗成像(检测)技术  11-13
    1.3.2 生物电阻抗谱扫描技术(BIS)  13-14
  1.4 基于共振频率电阻抗谱检测技术  14
  1.5 本文主要研究工作及创新点  14-15
  1.6 本章小结  15-16
第2章生物电阻抗检测理论基础  16-24
  2.1 电阻抗检测生物学基础  16-20
    2.1.1 三元件模型  16-17
    2.1.2 Cole 模型  17-18
    2.1.3 频散特性  18-19
    2.1.4 等效模型与病变的关系  19-20
  2.2 电阻抗检测物理学基础  20-23
    2.2.1 电阻抗模型分析  20-22
    2.2.2 阻抗匹配  22
    2.2.3 阻抗检测系统方案  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第3章基于 REIS 的生物组织容抗检测系统方案设计  24-41
  3.1 系统基本架构设计  24-26
    3.1.1 整体方案设计  24
    3.1.2 信号激励方式  24-25
    3.1.3 峰值检测设计  25-26
  3.2 阻抗检测系统硬件设计  26-36
    3.2.1 系统驱动模块  27-31
    3.2.2 系统控制单元  31-32
    3.2.3 信号检测模块  32-35
    3.2.4 供电模块  35-36
  3.3 电阻抗检测系统 PCB 设计  36-39
    3.3.1 PCB 板层设计  36-37
    3.3.2 PCB 布局布线设计  37-38
    3.3.3 系统电容选择  38-39
  3.4 系统工作方式  39-40
  3.5 电极设计  40
  3.6 本章小结  40-41
第4章软件设计与数据处理  41-57
  4.1 基于 STM32 单片机的下位机软件设计  41-45
    4.1.1 功能需求分析  41-42
    4.1.2 相关参数配置  42
    4.1.3 扫频信号源模块程序设计  42-45
    4.1.4 下位机数据采集及发送模块程序设计  45
  4.2 基于串口通信数据采集界面设计  45-48
    4.2.1 串口通信实现  46-48
    4.2.2 上位机数据接收平台  48
  4.3 数据处理算法  48-56
    4.3.1 软件滤波算法  48-51
    4.3.2 数据曲线拟合  51-55
    4.3.3 概率论与数理统计的应用  55-56
  4.4 本章小结  56-57
第5章系统测试与结果分析  57-66
  5.1 重复性测试  57-60
    5.1.1 曲线相似度分析  57-58
    5.1.2 谐振点重复性分析  58-60
  5.2 系统精度分析  60
  5.3 系统分辨能力测试  60-64
    5.3.1 匹配电感的选择  60-61
    5.3.2 系统分辨能力测试方法介绍  61-62
    5.3.3 系统分辨能力测试结果分析  62-64
  5.4 生物组织实验分析  64-65
  5.5 本章小结  65-66
第6章总结与展望  66-68
  6.1 本文主要工作总结  66
  6.2 未来展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录 1  73-76
附录 2  76

基于REIS的生物电阻抗特性检测方法与系统设计研究

内容摘要

全文目录

相似论文