一種用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊及標(biāo)校方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊及測量方法，屬于生物組織的電阻抗信號檢測處理領(lǐng)域。該模塊主要由激勵通道單元、電極、測量通道單元、AD轉(zhuǎn)換單元、控制單元組成。測量所用的電極分別與其對應(yīng)的激勵通道單元和測量通道單元相連接，激勵通道單元獲取系統(tǒng)激勵源輸出的激勵信號，測量通道單元將所采集得到的電位信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換單元處理后上傳到計算機。前置測量模塊在標(biāo)定和校準(zhǔn)的模式下通過前置模塊內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)增益單元采集相應(yīng)的標(biāo)定信息并上傳到計算機?；跇?biāo)定的流程和算法，計算機對前置測量模塊的增益準(zhǔn)確度、模塊傳輸特性進行評估，并得出評估結(jié)果及標(biāo)校參數(shù)。
【專利說明】
一種用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊及標(biāo) 校方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于生物組織的電阻抗信號檢測處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于電阻抗斷層 成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物電阻抗斷層成像技術(shù)是根據(jù)人體組織在不同生理、病理狀態(tài)表達出不同電阻 率這一原理，利用電極向人體表施加定量的安全激勵信號，同時測量電極上所產(chǎn)生的電位 信號，并通過一定的圖像重構(gòu)算法得到能夠反映體內(nèi)阻抗分布情況的圖像。電阻抗數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)一般將多個電極平均分布于被測對象體表，當(dāng)其中一對電極作為正負激勵電極時， 可通過系統(tǒng)的測量模塊來獲取電極上的微弱電位信號。采集得到的電位信號首先通過測量 模塊的調(diào)理電路調(diào)整為幅度合適的穩(wěn)定信號，再傳入后級電路進行采樣處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號并上傳到計算機。
[0003] 由于生物組織的電阻抗特性存在差異，生物電阻抗斷層成像技術(shù)正是利用采集信 號計算得到被測對象體內(nèi)的阻抗數(shù)值并進行成像，從而能夠識別出阻抗變化的病變區(qū)域 (如對顱內(nèi)出血的檢測），經(jīng)測量模塊調(diào)理得到的信號質(zhì)量直接影響著系統(tǒng)的精度和識別病 灶的準(zhǔn)確度和敏感度，這對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測量模塊標(biāo)定和校準(zhǔn)評估提出了較高的要求。 但是，現(xiàn)有的測量裝置測量精度低，對結(jié)果影響較大。因此，亟需一種具有高精度的信號測 量模塊，并能夠?qū)ζ溥M行準(zhǔn)確標(biāo)校的設(shè)計方案，以便能對生物電阻抗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行及 時的調(diào)試和校準(zhǔn)，從而確保采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊 及測量方法，該前置測量模塊具有高速、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，通過該模塊的標(biāo)校功能可以顯著 提高測量電路的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，以方便對系統(tǒng)進行調(diào)試和標(biāo)定。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] -種用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊，該前置測量模塊由激勵 通道單元、電極、測量通道單元、AD轉(zhuǎn)換單元及控制單元組成;測量所用的電極分別與其對 應(yīng)的激勵通道單元和測量通道單元相連接;其中：
[0007] 控制單元，用于接收并譯碼來自計算機和系統(tǒng)主控模塊的控制命令，并按照控制 命令對激勵信號進行頻率和幅度的調(diào)整以及電路模擬開關(guān)的切換；
[0008] 激勵通道單元，用于獲取在控制單元受控下系統(tǒng)激勵源輸出的激勵信號；
[0009] 測量通道單元，根據(jù)控制單元的指令將所采集得到的電位信號傳輸?shù)紸D轉(zhuǎn)換單 J L· 〇
[0010] 所述測量通道單元包含信號轉(zhuǎn)換電路和增益放大電路。
[0011]所述激勵通道單元，選用由低噪聲高速運算放大器、精密電阻和模擬開關(guān)構(gòu)成的 激勵信號輸入電路作為數(shù)據(jù)前置測量模塊的信號輸入級。
[0012] 所述測量通道單元，選用由運算放大器、程控增益放大器、標(biāo)準(zhǔn)單位增益放大電 路、精密阻容網(wǎng)絡(luò)和模擬開關(guān)構(gòu)成的信號測量通路作為系統(tǒng)所采集信號的調(diào)理模塊。
[0013] 所述AD轉(zhuǎn)換單元，選用由高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和其外周電路構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路作為測量模塊的后級電路。
[0014] 前置測量模塊中的屏蔽線纜選用由金屬網(wǎng)狀編織層包裹的雙層芯線。
[0015] 本發(fā)明還公開了基于上述的用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊 進行標(biāo)定及校準(zhǔn)的方法，包括以下步驟：
[0016] 1)連接標(biāo)定通路
[0017] 將被測電極的激勵通道單元與測量通道單元相連接;同時，將系統(tǒng)激勵信號輸入 到對應(yīng)電極，并設(shè)置相應(yīng)的激勵頻率和幅度；
[0018] 2)信號采集及數(shù)據(jù)信息提取
[0019] 測量通道單元根據(jù)標(biāo)定模式將模擬開關(guān)進行切換，將獲取的信號調(diào)理后傳輸?shù)胶?級電路進行處理；
[0020] 3)評估程控增益放大電路準(zhǔn)確性
[0021] 將被測電極對應(yīng)測量通道單元各個程控增益級別下調(diào)理得到的電壓信號與標(biāo)準(zhǔn) 增益放大電路調(diào)理所得的電壓信號進行對比，計算出各增益級別下的程控增益放大電路的 放大準(zhǔn)確度：
[0022] 若某一級別的信號放大準(zhǔn)確度能夠達到預(yù)期閾值，則進行前置測量模塊的傳輸特 性測試;若未能達到閾值要求，則結(jié)束增益準(zhǔn)確性評估過程并提示相應(yīng)存在問題的電極；
[0023] 4)評估前置測量模塊各通道傳輸特性
[0024] 測定測試傳輸精度、幅值傳輸特性及相位偏移，并在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，依次設(shè)定 激勵信號的頻率，獲取并記錄各電極對于的前置測量模塊的傳輸特性數(shù)值；
[0025] 5)對前置測量模塊各通道傳輸頻響特性的校準(zhǔn)和補償
[0026] 分別對各電極所對應(yīng)的前置測量模塊的傳輸特性進行歸一化校正，并獲得相應(yīng)的 校準(zhǔn)參數(shù)，從而對各通道信號的幅值和相位進行補償。
[0027] 被測電極所對應(yīng)前置測量模塊增益放大準(zhǔn)確度的計算方法采用下式(1):
[0028]
[0029] 式中，Vii表示被測電極所對應(yīng)前置測量模塊程控增益放大電路所測得的電壓值， V標(biāo)表示標(biāo)準(zhǔn)增益放大電路所測得的電壓值，g表示根據(jù)不同級別增益所給予的電壓加權(quán)倍 數(shù)。由于采用了高精度電阻作為被測對象，因此可以用以上公式來計算增益放大的準(zhǔn)確性。 計算所得到的百分比值越小，則表示增益放大的準(zhǔn)確度越高。
[0030] 被測電極所對應(yīng)前置測量模塊的傳輸精度的計算，采用下式(2)和(3):
[0031]
[0032]
[0033] 式中，^測表示被測電極所對應(yīng)前置測量通模塊多次測量中的每一個電壓幅值， 7TT 共重復(fù)測量η次，μ表示被測電極所對應(yīng)前置測量模塊η次測量所得到電壓幅值的平均值，在 不同頻率下記錄不同的數(shù)值。
[0034] 第k個電極所對應(yīng)前置測量模塊傳輸特性歸一化校正參數(shù)所采用下式(4):
[0035]
[0036] 式中，yk表示第k個電極所對應(yīng)前置測量模塊進行多次測量后所得到的電壓幅值 的平均值，被測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)共有r個電極；
[0037] 第k個電極所對應(yīng)前置測量模塊相位校正采用下式(5):
[0038]
[0039] 式中，表示在某一激勵頻率下，第k個電極所對應(yīng)前置測量模塊所得到電壓信 號與激勵信號的相位偏差，相同的，在不同頻率下記錄對應(yīng)的相位校正參數(shù)。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0041] 本發(fā)明公開的用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊，由激勵通道單 元、電極、測量通道單元、AD轉(zhuǎn)換單元及控制單元組成;測量所用的電極分別與其對應(yīng)的激 勵通道單元和測量通道單元相連接，計算機將相應(yīng)的指令通過數(shù)據(jù)傳輸接口發(fā)送給主控 模，主控模塊根據(jù)指令對激勵信號產(chǎn)生模塊、前置測量模塊的控制單元或數(shù)據(jù)傳輸模塊進 行控制。通過檢測并校準(zhǔn)測量電路中程控增益放大器的增益放大精度以及通道傳輸特性充 分保證了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量模塊的精度，前置的測量模塊可以減少模擬信號的傳輸距離， 保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的精度，從而提高了系統(tǒng)成像精度和識別病灶的準(zhǔn)確度和敏感度。
[0042] 本發(fā)明還公開了基于上述前置測量模塊的標(biāo)定和校準(zhǔn)方法，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在： (1)標(biāo)定方法操作簡潔，有較強的靈活性；（2)采用分步標(biāo)校的方式，容易直接定位到相應(yīng)的 問題所在；（3)標(biāo)定精準(zhǔn)，可移植性較強。
【附圖說明】
[0043]圖1為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0044]圖2前置測量模塊電路設(shè)計原理圖；
[0045]圖3精密增益放大電路原理圖；
[0046]圖4前置測量模塊檢測及標(biāo)校流程圖。
【具體實施方式】
[0047] 下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而 不是限定。
[0048] 按照本發(fā)明的技術(shù)方案，本實施例給出一種具有校準(zhǔn)功能的電阻抗斷層成像數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)前置測量模塊，其所構(gòu)成的電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖如圖1所 示。系統(tǒng)主要由計算機、主控模塊、激勵信號產(chǎn)生模塊、前置測量模塊以及數(shù)據(jù)傳輸接口構(gòu) 成。計算機將相應(yīng)的指令通過數(shù)據(jù)傳輸接口發(fā)送給主控模，主控模塊根據(jù)指令對激勵信號 產(chǎn)生模塊、前置測量模塊的控制單元或數(shù)據(jù)傳輸模塊進行控制。其中，虛線主要表示控制信 號的傳輸，實現(xiàn)主要表示數(shù)據(jù)信號的傳輸，每一個電極均對應(yīng)一個相應(yīng)的前置測量模塊，系 統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并行采集，從而大大提高系統(tǒng)采集的速度。同時，前置的測量模塊可以減少模擬 信號的傳輸距離，保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的精度。
[0049] 本實施例用于完成具有16電極生物電阻抗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊設(shè)計。本 實施例的激勵信號產(chǎn)生模塊采用了數(shù)字頻率合成的方式產(chǎn)生電壓信號，之后經(jīng)壓控電流源 生成并輸出電流激勵信號到前置測量模塊。該電流源輸出的電流幅值可設(shè)置為1~1250uA， 頻率可設(shè)置為Ik~200KHZ之間的任意頻率點。前置測量模塊采集得到的信號進入數(shù)據(jù)傳輸 接口后，通過由網(wǎng)絡(luò)控制器DM9000構(gòu)成的數(shù)據(jù)傳輸模塊將采集數(shù)據(jù)上傳到計算機。
[0050] 參見圖2,為本發(fā)明設(shè)計的前置測量模塊的電路設(shè)計原理圖。測量模塊主要由激勵 通道單元、電極、測量通道單元、控制單元以及AD轉(zhuǎn)換單元組成。當(dāng)某一電極作為正激勵電 極時，其所對應(yīng)測量模塊的控制單元將控制模擬開關(guān)S1導(dǎo)通，使激勵通道單元與電極連通， 同時斷開整個測量通道單元;當(dāng)某一電極作為負激勵電極時，控制單元將控制開關(guān)S2通，從 而使得從負激勵電極流入的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號，并經(jīng)后級程控增益放大后傳輸給AD轉(zhuǎn)換 單元;當(dāng)某一電極作為測量電極時，控制單元將控制開關(guān)S3差分運算放大器A4導(dǎo)通，從而使 得該電極測量通道的電壓與上一電極測量通道的電壓求差，并轉(zhuǎn)換成單端信號，經(jīng)后級程 控增益放大后傳輸給AD轉(zhuǎn)換單元。經(jīng)增益放大電路放大后的信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號，根據(jù)控制單元的指令將調(diào)理信號輸出到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口。
[0051] 本實施例用于進行前置測量模塊校準(zhǔn)時，控制單元控制模擬開關(guān)S1、S2同時閉合， 使得激勵通道單元與測量通道單元連通，選擇二選一模擬開關(guān)S3與運算放大器A2所構(gòu)成的 電路連通?？刂茊卧鶕?jù)計算機指令分別將二選一模擬開關(guān)S4與程控增益放大電路（即 PGA)或由精密增益放大器A5所構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)單位增益放大電路連通，并將放大的信號傳輸給 AD轉(zhuǎn)換單元進行處理。
[0052]在本實施例的前置測量模塊中，使用MCU單片機芯片及其外圍電路實現(xiàn)控制前置 模塊的功能，接收并處理來自系統(tǒng)主控模塊的控制信號，同時按照指令對相應(yīng)的模擬開關(guān) 和放大器進行控制和設(shè)置以及AD的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換；采用的MCU芯片為STM32公司的 STM32L151CBT6,該芯片為超低功耗32位處理器，多達512KB的閃存以及80KB的SRAM。
[0053]參見圖3,為本實施例中用于標(biāo)定的精密增益放大電路原理圖。放大器A5選用了數(shù) 字可編程增益儀表放大器AD8253,其具有級別輸入阻抗、低輸出噪聲和低失真特性。本實 施中將運算放大器A5所組成的增益電路作為標(biāo)準(zhǔn)單位增益電路。經(jīng)PCB電路板測試，其在單 位增益時增益誤差僅為0.01%，不同負載下非線性度約為3ppm。在本實施例中，該校準(zhǔn)標(biāo)定 過程配合計算機上的標(biāo)定程序進行，對每個電極所對應(yīng)的前置測量模塊進行檢測，并將檢 測結(jié)果通過顯示器輸出。
[0054]參見圖4為對前置測量模塊進行檢測及標(biāo)校的流程圖，具體檢測及數(shù)據(jù)分析校準(zhǔn) 方法按以下步驟實施：
[0055] (1)將所有電極的前置測量模塊均與系統(tǒng)連接，構(gòu)成完整的具有16電極的電阻抗 斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0056] (2)接通電源，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行30min左右的預(yù)熱，以確保系統(tǒng)性能達到穩(wěn)定。 在計算機上打開EIT標(biāo)定校準(zhǔn)軟件，對激勵電流幅值、激勵頻率和對應(yīng)的參數(shù)進行選擇和設(shè) 置。在本實施例中，設(shè)置激勵信號的電流幅值為lOOOuA，激勵頻率為1K、10K、50K、100K、 150Κ、200Κ (單位均為Hz)，共計6個頻率點。
[0057] (3)在軟件中選擇需要測試的電極編號，從而確定需要采集的前置測量模塊?？梢?選擇所有測量模塊的測試，也可以針對某些特定電極的前置測量模塊進行測試。同時，測量 的次數(shù)也可以進行選擇。軟件中可以選擇的測試模式有:程控增益放大準(zhǔn)確性測試、測量模 塊傳輸精度測試、校準(zhǔn)參數(shù)計算。
[0058]本實施例中測試模式按如下進行：
[0059] a)選擇程控增益放大準(zhǔn)確性的測試:軟件針對16個電極所對應(yīng)的前置測量模塊各 個程控級別增益下分別進行數(shù)據(jù)采樣，之后控制單元根據(jù)相關(guān)控制命令切換電路中的模 擬開關(guān)，對標(biāo)準(zhǔn)增益放大電路在單位增益下的數(shù)據(jù)進行采樣。按照公式（1)判斷計算各模塊 的信號增益準(zhǔn)確度是否滿足要求，本實例根據(jù)實際設(shè)置閾值要求為
[0060]
[0061 ]式中，Vii表示被測電極所對應(yīng)前置測量模塊程控增益放大電路所測得的電壓值， V標(biāo)表示標(biāo)準(zhǔn)增益放大電路所測得的電壓值，g表示根據(jù)不同級別增益所給予的電壓加權(quán)倍 數(shù)；
[0062]切換不同的激勵頻率，分別重復(fù)上述檢測過程。若所有電極所對應(yīng)的前置測量模 塊均符合要求，則可繼續(xù)選擇傳輸特性測試;否則記錄存在問題測量模塊所對應(yīng)的電極編 號。
[0063] b)進入模塊傳輸精度測試模式時，設(shè)置軟件使所有電極所對應(yīng)的前置測量模塊同 時進行數(shù)據(jù)采集，在指定的6個頻率點下測試20次并記錄。按照公式(2)、（3)計算結(jié)果并顯
不。
[0064]
[0065]
[0066] 式中表示被測電極所對應(yīng)前置測量通模塊多次測量中的每一個電壓幅值， 共重復(fù)測量η次，μ表示被測電極所對應(yīng)前置測量模塊η次測量所得到電壓幅值的平均值，在 不同頻率下記錄不同的數(shù)值。
[0067] c)選擇校準(zhǔn)參數(shù)計算，設(shè)置軟件對步驟b)中的數(shù)據(jù)按照公式(4)、（5)進行計算，從 而得到各電極所對應(yīng)前置測量模塊的校準(zhǔn)參數(shù)，并將結(jié)果顯示。
[0068]
[0069]式中，yk表不弟k個電極所對奴麗置測量模塊進行多次測量后所得到的電壓幅值 的平均值，被測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)共有r個電極；
[0070] 第k個電極所對應(yīng)前置測量模塊相位校正采用下式(5):
[0071]
[0072] 式中，^；表示在某一激勵頻率下，第k個電極所對應(yīng)前置測量模塊所得到電壓信 號與激勵信號的相位偏差，相同的，在不同頻率下記錄對應(yīng)的相位校正參數(shù)；
[0073] d)參數(shù)檢測完成后，通過軟件將校正參數(shù)進行保存并退出程序，結(jié)束整個校準(zhǔn)流 程。
[0074]綜上所述，本發(fā)明公開的具有標(biāo)校功能的電阻抗成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前置測量模 塊，該模塊主要由激勵通道單元、電極、測量通道單元、AD轉(zhuǎn)換單元、控制單元組成。測量所 用的電極分別與其對應(yīng)的激勵通道單元和測量通道單元相連接，激勵通道單元獲取系統(tǒng)激 勵源輸出的激勵信號，測量通道單元將所采集得到的電位信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換單元處理后上傳到 計算機。前置測量模塊在標(biāo)定和校準(zhǔn)的模式下通過前置模塊內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)增益單元采集相應(yīng) 的標(biāo)定信息并上傳到計算機?；跇?biāo)定的流程和算法，計算機對前置測量模塊的增益準(zhǔn)確 度、模塊傳輸特性進行評估，并得出評估結(jié)果及標(biāo)校參數(shù)。
[0075]以上本發(fā)明所述的實施例均為說明性的，而非限定性的，因此本發(fā)明并不限于具 體實施方式中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)發(fā)明方案所得出的等效替換和改 變，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊，其特征在于，該前置測量 模塊由激勵通道單元、電極、測量通道單元、AD轉(zhuǎn)換單元及控制單元組成;測量所用的電極 分別與其對應(yīng)的激勵通道單元和測量通道單元相連接;其中： 控制單元，用于接收并譯碼來自計算機和系統(tǒng)主控模塊的控制命令，并按照控制命令 對激勵信號進行頻率和幅度的調(diào)整W及電路模擬開關(guān)的切換； 激勵通道單元，用于獲取在控制單元受控下系統(tǒng)激勵源輸出的激勵信號； 測量通道單元，根據(jù)控制單元的指令將所采集得到的電位信號傳輸?shù)紸D轉(zhuǎn)換單元。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊，其特征 在于，測量通道單元包含信號轉(zhuǎn)換電路和增益放大電路。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊，其特征 在于，激勵通道單元，選用由低噪聲高速運算放大器、精密電阻和模擬開關(guān)構(gòu)成的激勵信號 輸入電路作為數(shù)據(jù)前置測量模塊的信號輸入級。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊，其特征 在于，測量通道單元，選用由運算放大器、程控增益放大器、標(biāo)準(zhǔn)單位增益放大電路、精密阻 容網(wǎng)絡(luò)和模擬開關(guān)構(gòu)成的信號測量通路作為系統(tǒng)所采集信號的調(diào)理模塊。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊，其特征 在于，AD轉(zhuǎn)換單元，選用由高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和其外周電路構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路作 為測量模塊的后級電路。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測量模塊，其特征 在于，前置測量模塊中的屏蔽線纜選用由金屬網(wǎng)狀編織層包裹的雙層忍線。7. 基于權(quán)利要求1~6中任意一項所述的用于電阻抗斷層成像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前置測 量模塊進行標(biāo)定及校準(zhǔn)的方法，其特征在于，包括W下步驟： 1) 連接標(biāo)定通路 將被測電極的激勵通道單元與測量通道單元相連接；同時，將系統(tǒng)激勵信號輸入到對 應(yīng)電極，并設(shè)置相應(yīng)的激勵頻率和幅度； 2) 信號采集及數(shù)據(jù)信息提取 測量通道單元根據(jù)標(biāo)定模式將模擬開關(guān)進行切換，將獲取的信號調(diào)理后傳輸?shù)胶蠹夒?路進行處理； 3) 評估程控增益放大電路準(zhǔn)確性 將被測電極對應(yīng)測量通道單元各個程控增益級別下調(diào)理得到的電壓信號與標(biāo)準(zhǔn)增益 放大電路調(diào)理所得的電壓信號進行對比，計算出各增益級別下的程控增益放大電路的放大 準(zhǔn)確度:若某一級別的信號放大準(zhǔn)確度能夠達到預(yù)期闊值，則進行前置測量模塊的傳輸特 性測試;若未能達到闊值要求，則結(jié)束增益準(zhǔn)確性評估過程并提示相應(yīng)存在問題的電極； 4) 評估前置測量模塊各通道傳輸特性 測定測試傳輸精度、幅值傳輸特性及相位偏移，并在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，依次設(shè)定激勵 信號的頻率，獲取并記錄各電極對于的前置測量模塊的傳輸特性數(shù)值； 5) 對前置測量模塊各通道傳輸頻響特性的校準(zhǔn)和補償 分別對各電極所對應(yīng)的前置測量模塊的傳輸特性進行歸一化校正，并獲得相應(yīng)的校準(zhǔn) 參數(shù)，從而對各通道信號的幅值和相位進行補償。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的標(biāo)定及校準(zhǔn)的方法，其特征在于，被測電極所對應(yīng)前置測量模 塊增益放大準(zhǔn)確度的計算方法采用下式(1):式中，Vii表示被測電極所對應(yīng)前置測量模塊程控增益放大電路所測得的電壓值，V標(biāo)表 示標(biāo)準(zhǔn)增益放大電路所測得的電壓值，g表示根據(jù)不同級別增益所給予的電壓加權(quán)倍數(shù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的標(biāo)定及校準(zhǔn)的方法，其特征在于，被測電極所對應(yīng)前置測量模 塊的傳輸精度的計算，采用下式(2)和(3):式中表示被測電極所對應(yīng)前置測量通模塊多次測量中的每一個電壓幅值，共重 復(fù)測量η次，μ表示被測電極所對應(yīng)前置測量模塊η次測量所得到電壓幅值的平均值，在不同 頻率下記錄不同的數(shù)值。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的標(biāo)定及校準(zhǔn)的方法，其特征在于，第k個電極所對應(yīng)前置測量 模塊傳輸特性歸一化校正參數(shù)所采用下式(4):式中，Wk表示第k個電極所對應(yīng)前置測量模塊進行多次測量后所得到的電壓幅值的平均 值，被測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)共有r個電極； 第k個電極所對應(yīng)前置測量模塊相位校正采用下式巧）：式中，^表示在某一激勵頻率下，第k個電極所對應(yīng)前置測量模塊所得到電壓信號與 激勵信號的相位偏差，相同的，在不同頻率下記錄對應(yīng)的相位校正參數(shù)。
【文檔編號】G06T11/00GK105976411SQ201610332979
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】史學(xué)濤, 李蔚琛, 夏軍營, 付峰, 楊琳, 張戈
【申請人】中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)