一种连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种颅脑动态电阻抗成像连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法，用于恢复颅脑动态电阻抗成像临床连续监护中断后丢失的监护图像信息。该方法对连续监护中断前后的测量数据进行分析，首先使用样条差分拟合的方法处理测量数据，抑制连续监护中断前后电极接触状态不一致导致的测量数据基线变化引起的图像伪影，然后对图像重构矩阵进行增广处理，将电极位移的先验信息引入重建矩阵，减小监护中断前后电极因安放位置不一致对监护图像的影响。经测试，该方法能有效抑制监护中断前后电极接触状态和安放位置改变导致的图像伪影，恢复正常的监护目标，提高了电阻抗成像监护的临床实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于动态电阻抗成像
，具体涉及一种颅脑动态电阻抗成像连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法。
技术介绍
颅脑动态电阻抗断层成像技术通过均匀分布在头部的周围电极，实时连续地向颅脑施加安全电流激励并测量边界电压，利用两个不同时刻的数据，以其中较早时刻的数据为参考帧，另外一个时刻的数据为前景帧，将两帧数据差分后，结合一定的成像方法，重建出颅脑内部在这两个不同时刻的阻抗变化。因此，连续稳定的采集数据是系统进行正常动态阻抗成像的首要条件。在临床实际使用过程中，经常会出现不得不暂时中断监护的情况。比如病人需要进行CT等影像学检查，需要拆除环贴在头部的电极，在检查完毕后继续进行监护的话需要重贴电极。重贴电极后，与最初开始监护的状态相比，电极的位置和接触状态很有可能会发生改变，这种改变会直接影响采集数据。重新开始监护时，如果仍然使用最初开始监护时的参考帧，则由于电极-头皮接触状态和电极位置的改变可能会在重建图像上产生伪影，湮没正常的阻抗变化信息。如果选择重新开始监护时的数据作为参考帧，虽然可以消除电极-头皮接触状态和电极位置改变造成的影响，但重新开始监护前的图像信息无法直接反映在新的监护图像上，造成之前的阻抗变化信息丢失。连续监护的中断严重影响对病情的观察和诊断，不利于动态颅脑电阻抗成像的临床推广和应用。因此，为了消除电极位置和接触状态改变对图像的影响，并保留前期的图像监护信息，亟需一种能够对连续监护中断后的数据进行处理的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种颅脑动态电阻抗成像连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法，该方法能够有效抑制电极位置和电极-头皮接触状态变化造成的重建图像伪影，并保留有效的图像监护信息，提高动态电阻抗成像的临床适用性。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种颅脑动态电阻抗成像连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法，该处理方法对连续监护中断前后的测量数据进行分析：首先，使用样条差分拟合的方法处理测量数据，抑制连续监护中断前后电极接触状态不一致导致的测量数据基线变化引起的图像伪影；然后，对图像重构算法进行增广处理，将电极位移的先验信息引入重建矩阵，减小监护中断前后电极因安放位置不一致对监护图像的影响。上述处理方法具体包括以下步骤：1)获取测量数据的基线矫正值选定连续监护中断前的最后n帧数据和重新开始监护的前n帧数据，将数据连接在一起，为数据x(l)，对第i个有效数据通道数据xi(l)使用样条函数拟合，获取拟合序列其中，i∈N，N为测量通道总数；然后，检测在基线跃变处上升侧的极大值和下降侧的极小值计算基线矫正值2)对重新开始监护的数据进行测量基线矫正对重新开始监护后的第i个测量通道数据序列yi(l)，使用对yi(l)进行基线矫正，与监护中断前的数据相比，若yi(l)处于基线升高的一侧，则矫正后的若yi(l)处于基线下降的一侧，则矫正后的3)对高斯-牛顿图像重建公式进行增广处理对Δρ＝-[JtJ+λR]-1Jz，Δρ为不同时刻间的电阻抗变化分布向量，z为不同时刻的边界电压差向量；将雅各比矩阵扩展为将约束矩阵扩展为并利用先验信息确定系数λ和约束矩阵Raug的单元项；4)使用矫正后的数据和增广的重建公式重建目标场域的阻抗变化即其中为t1时刻的测量电压数据，为t2时刻的测量电压数据。步骤1)中，对第i个有效数据通道数据xi(l)使用样条函数拟合，具体按下式进行：其中，S(x)为数据序列xi(l)的样条拟合函数，求S(x)令L的值取到最小；其中，p∈[0,1]反映了拟合函数与实测数据的接近程度；S(x)是分段样条拟合函数，写成一般形式：Sj(l)＝aj(l-lj)3+bj(l-lj)2+cj(l-lj)+dj；加入边界条件利用最小二乘法求解S(l)的各分段拟合函数系数。得到的S(l)具体表达式后，求拟合重构序列检测在基线跃变处上升侧的极大值和下降侧的极小值计算基线矫正值步骤3)具体操作为：高斯--牛顿图像重建公式如下式：Δρ＝-[JtJ+λR]-1Jz；其中，J为雅各比矩阵，λR为正则化约束项，Δρ为不同时刻间的电阻抗变化分布向量，z为不同时刻的边界电压差向量；为抑制电极位置变化对成像结果的影响，对重建公式中的矩阵进行增广处理：对于雅各比矩阵扩展为nmeas为一帧数据包含的测量电压数，nelem为成像所用的重构使用的有限元模型单元数，ndim为成像维数，通常进行二维成像，所以取ndim＝2，ne为电极数量，雅各比矩阵的扩展部分填充为由于测量电极位置变化的扰动，即：其中，A为电流激励向量，H为正向计算矩阵，为电极位置在x或y方向上变化后重新计算的正向计算矩阵，该位移量通常统一设置为一个先验常量；然后，对约束矩阵R进行增广处理：将扩展为扩展部分填充为重构数据的噪声先验估计和重构电导率变化的先验估计，即：其中，Rextra为一个拉普拉斯滤波器，根据成像场域的先验信息确定正则化参数λ和Rextra的拉普拉斯模板，则有：其中，avenoise为噪声相对于测量数据的平均先验幅值，aveconduct为电导率变化相对于初始电导率分布的平均先验幅值，avemove为相对于场域半径的电极位移平均先验幅值，为拉普拉斯算子。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的颅脑动态电阻抗成像连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法，用于恢复颅脑动态电阻抗成像临床连续监护中断后丢失的监护图像信息。该方法对连续监护中断前后的测量数据进行分析，首先使用样条差分拟合的方法处理测量数据，抑制连续监护中断前后电极接触状态不一致导致的测量数据基线变化引起的图像伪影，然后对图像重构矩阵进行增广处理，将电极位移的先验信息引入重建矩阵，减小监护中断前后电极因安放位置不一致对监护图像的影响。经测试，该方法能有效抑制监护中断前后电极接触状态和安放位置改变导致的图像伪影，恢复正常的监护目标，提高了电阻抗成像监护的临床实用性。附图说明图1是本专利技术的方法流程示意图；图2是连续监护中断前一时刻的重构图像。图3是未使用本专利技术方法处理，将连续监护中断前一段时间的数据和重新开始监护后一段数据连接起来后的一维数据曲线(a)，以及重新选择参考帧(c)和不重新选择参考帧(b)情况下的二维重构图像；图4是使用本方法矫正步骤后的一维数据曲线(a)，未使用改进算法(b)和使用了本方法改进成像算法的二维重构图像(c)。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术的一种颅脑动态电阻抗成像连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法，包括以下步骤：(1)获取测量数据的基线矫正值。选定连续监护中断前的最后n帧数据和重新开始监护的前n帧数据，将数据连接在一起为数据x(l)，对第i(i∈N，N为测量通道总数)个有效数据通道数据xi(l)使用样条函数拟合：其中S(x)为数据序列xi(l)的样条拟合函数，S(x)令L的值取到最小。其中p∈[0,1]反映了拟合函数与实测数据的接近程度。S(x)是分段样条拟合函数，可以写成一般形式：Sj(l)＝aj(l-lj)3+bj(l-lj)2+cj(l-lj)+dj加入边界条件利用最小二乘法求解S(l)的各分段拟合函数系数。得到的S(l)具体表达式后，求拟合重构序列检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颅脑动态电阻抗成像连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法，其特征在于，该处理方法对连续监护中断前后的测量数据进行分析：首先，使用样条差分拟合的方法处理测量数据，抑制连续监护中断前后电极接触状态不一致导致的测量数据基线变化引起的图像伪影；然后，对图像重构算法进行增广处理，将电极位移的先验信息引入重建矩阵，减小监护中断前后电极因安放位置不一致对监护图像的影响。

【技术特征摘要】
1.一种颅脑动态电阻抗成像连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法，其特征在于，该处理方法对连续监护中断前后的测量数据进行分析：首先，使用样条差分拟合的方法处理测量数据，抑制连续监护中断前后电极接触状态不一致导致的测量数据基线变化引起的图像伪影；然后，对图像重构算法进行增广处理，将电极位移的先验信息引入重建矩阵，减小监护中断前后电极因安放位置不一致对监护图像的影响。2.根据权利要求1所述的颅脑动态电阻抗成像连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取测量数据的基线矫正值选定连续监护中断前的最后n帧数据和重新开始监护的前n帧数据，将数据连接在一起，为数据x(l)，对第i个有效数据通道数据xi(l)使用样条函数拟合，获取拟合序列其中，i∈N，N为测量通道总数；然后，检测在基线跃变处上升侧的极大值和下降侧的极小值计算基线矫正值2)对重新开始监护的数据进行测量基线矫正对重新开始监护后的第i个测量通道数据序列yi(l)，使用对yi(l)进行基线矫正，与监护中断前的数据相比，若yi(l)处于基线升高的一侧，则矫正后的若yi(l)处于基线下降的一侧，则矫正后的3)对高斯-牛顿图像重建公式进行增广处理对Δρ＝-[JtJ+λR]-1Jz，Δρ为不同时刻间的电阻抗变化分布向量，z为不同时刻的边界电压差向量；将雅各比矩阵扩展为将约束矩阵扩展为并利用先验信息确定系数λ和约束矩阵Raug的单元项；4)使用矫正后的数据和增广的重建公式重建目标场域的阻抗变化即其中为t1时刻的测量电压数据，为t2时刻的测量电压数据。3.根据权利要求2所述的颅脑动态电阻抗成像连续监护中断后监护图像信息继承的处理方法，其特征在于，步骤1)中，对第i个有效数据通道数据xi(l)使用样条函数拟合，具体按下式进行：L=pΣj=0n(xi,j-S(lj))2+(1-p)∫mn(S′′(l))2dl;]]>其中，S(x)为数据序列xi(l)的样条拟合函数，求S(x)令L的值取到最小；其中，p∈[0,...

【专利技术属性】
技术研发人员：付峰，张戈，代萌，李蔚琛，杨琳，徐灿华，董秀珍，史学涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军第四军医大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61