节点反投影方法在三维EIT模型中的仿真与实验研究

2011-12-31王宏斌徐桂芝张剑军颜威利

中国生物医学工程学报 2011年5期

王宏斌徐桂芝张帅张剑军李颖郭磊颜威利

（河北工业大学电磁场与电器可靠性省部共建重点实验室，天津 300130）

引言

电阻抗成像技术通过简单易行的测量手段，由边界电位信息重构出目标区域内的阻抗分布情况，即由较少的先验信息达到获得丰富内部功能信息的目的。这使得EIT技术具有低廉、简易等优势，同时在兼具无创、无放射性的基础上，可以进行其他成像手段所无法实现的功能成像。不过，其逆问题的欠定、非线性以及严重病态增添了算法研究的困难，各国研究人员提出了许多独特、巧妙的方法克服障碍，以实现阻抗成像。美国 Rensselaer Polytechnic Institute将这些方法归纳为 3种［1］：一是求解线性反问题，适用于求解场域内电阻率（电导率）变化微小的情况，典型算法如牛顿一步误差重构算法（NOSER）［2］和反投影方法［3］；二是通过迭代的方法求解非线性逆问题，如牛顿迭代法［4］；三是直接进行逆问题求解，如D-BAR算法［5］。本研究所描述的方法属于第一类，在传统反投影方法的投影叠加思想上舍弃了对剖分单元的计算，选择节点为计算对象实现阻抗成像。这样做减少了运算量，提高了成像速度，在三维圆柱体模型的仿真实验和水槽物理模型的实验中取得了较好的效果。