一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量结构及方法，使用的是多对半圆组成可拆卸的叠层可转动圆形装置和多传感器协同组成测量结构，分别对上下叠层相对转动变化的模拟量和可伸缩杆的长短变化大小的模拟量进行测量读取，并根据线性关系计算出真实转动位置和伸缩杆的长度量；然后通过建立三维直角坐标系法计算出电极的坐标；最后通过电极坐标计算得出较准确的三维人体测量对象的轮廓，通过调节层叠电极的相对位置来提高重建轮廓的精度，从而大大提高图像重建的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量结构及方法
本专利技术涉及三维电阻抗断层成像
，尤其涉及一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量结构及方法。
技术介绍
现代医学影像是医疗诊断中非常重要的组成部分，在医疗病理诊断方面是非常准确和直观的，随着技术的发展，三维成像在临床上的应用越来越广泛。据研究表明生物体的不同组织具有不同的阻抗，通过安装在人体待测区域表面的电极片对待测区域施加安全且规律的电流激励，由于内部存在阻抗变化，在待测区域表面便会引起电位的变化。基于待测区域表面电位的变化，辅以相应的成像算法，便可获得待测区域阻抗变化的图像，此种技术被称为电阻抗断层成像(ElectricalImpedaNceTomography，EIT)技术。多款电阻抗断层成像产品在临床中得到了应用，有二维成像的，也有三维成像的，但仍需注意到其不足之处，三维成像场域模型的准确性和电极的位置坐标会对图像重建质量造成很大的影响，比如重建图像与实际测量人体组织存在着较大的位置偏离和造成重建图像存在伪影。现有解决方案是直接将场域等效成圆形模型、通过学习人体模型得出重建的模型、将CT图像做为先验信息建立场域模型和固定电极角度的大小可变同心圆测量结构。然而，由于人体的体型存在着各异性和每次电极片安放的位置不同，上述等效模型存在较大差异；在三维电阻抗成像中电极安放的位置不同对应使用算法成像的效果也都不相同，目前，尚未见层叠之间可以相对转动(两层电极可以相对运动)的三维电阻抗边界测量结构的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量结构及方法，通过调节层叠电极的相对位置来提高重建轮廓的精度，从而大大提高图像重建的质量。为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量方法，包括以下步骤：基于多层半圆环形组件构建圆环叠层测量结构，并将所述圆环叠层测量结构与被测物进行连接后，获取电机和伸缩杆对应的转动量和变化量；基于所述半圆环形组件的圆心建立三维空间直角坐标系，并计算每层所述半圆环形组件的初始坐标和电极坐标；根据所述电极坐标使用插值法计算出对应的差值坐标，构建同心的等高单位圆柱，并根据所述电极坐标和所述差值坐标进行放大在所述等高单位圆柱上选取的点，连接可得三维轮廓。其中，基于多层半圆环形组件构建圆环叠层测量结构，并将所述圆环叠层测量结构与被测物进行连接后，获取电机和伸缩杆对应的转动量和变化量，包括：在半圆环中的多个安装孔中对应的安装伸缩杆，并将所述伸缩杆向着圆心的一侧安装电极，并通过连接卡扣将两个半圆环形组件进行卡合，得到圆环层；通过对应的凸起和连接槽将任意两个所述圆环层进行连接，并通过所述转动齿进行角度调整，得到圆环叠层测量结构；将所述圆环叠层测量结构与被测物进行连接，获取电机和伸缩杆对应的转动量和变化量。其中，基于所述半圆环形组件的圆心建立三维空间直角坐标系，并计算每层所述半圆环形组件的初始坐标和电极坐标，包括：基于所述圆环叠层测量结构的轴线，按照从下至上的顺序，将第一层所述圆环层作为直角坐标系中Z轴为零的平面，得到对应的三维空间直角坐标系；基于所述三维直角坐标系计算出每层所述圆环层的电极初始坐标，并结合获取的每层电极与第一层电极在俯视图的所述三维空间直角坐标系中转动的相对角度，计算出对应的测量变化后的电极坐标。其中，根据所述电极坐标使用插值法计算出对应的差值坐标，构建同心的等高单位圆柱，并根据所述电极坐标和所述差值坐标进行放大在所述等高单位圆柱上选取的点，连接可得三维轮廓，包括：对相邻两层的所述圆环层进行旋转，利用插值法计算出插值点对应的差值坐标和对应插值点形成的层；构建同心的等高单位圆柱，在等高单位圆柱上选取足够多的点，根据所述电极坐标和所述差值坐标进行放大在同心的等高单位圆柱上选取的点，并利用直线将放大到边界上的所有的点进行相邻点相连，得到对应的三维轮廓。第二方面，本专利技术提供了一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量结构，适用于如权第一方面所述的一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量方法，所述可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量结构包括多个圆环层，多个所述圆环层沿轴线阵列，多个所述圆环层均包括两个半圆环形组件、多个伸缩杆、转动齿和电极，两个半圆环形组件均具有连接卡扣、连接卡座、凸起、连接槽和多个安装孔；多个所述安装孔贯穿所述半圆环形组件，通过与所述伸缩杆上的可滑动的变阻器固定连接，安装所述伸缩杆，所述伸缩杆指向圆心；所述连接卡扣与另一个所述半圆环形组件的所述连接卡座卡合；所述连接卡座与另一个所述半圆环形组件的所述连接卡扣卡合；所述凸起与上一层所述圆环层的所述连接槽卡合；所述连接槽与下一层所述圆环层的所述凸起卡合；多个所述伸缩杆与所述半圆环形组件滑动连接，并置于所述安装孔内；所述转动齿与所述半圆环形组件背离圆心的一侧固定连接；多个所述电极分别与多个所述伸缩杆朝向圆心的一侧固定连接。其中，所述可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量结构还包括多个电机和多个传感器，多个所述电机与所述转动齿背离圆心的一侧卡合，多个所述传感器与所述电机固定连接。本专利技术的一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量结构及方法，使用的是多对半圆组成可拆卸的叠层可转动圆形装置和多传感器协同组成测量结构，分别对上下叠层相对转动变化的模拟量和可伸缩杆的长短变化大小的模拟量进行测量读取，并根据线性关系计算出真实转动位置和伸缩杆的长度量；然后通过建立三维直角坐标系法计算出电极的坐标；最后通过电极坐标计算得出较准确的三维人体测量对象的轮廓，通过调节层叠电极的相对位置来提高重建轮廓的精度，从而大大提高图像重建的质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量方法的步骤示意图。图2是本专利技术提供的一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量方法的流程示意图。图3是本专利技术提供的三维轮廓重建流程图。图4是本专利技术提供的半圆环结构图。图5是本专利技术提供的可拆卸的圆环结构图。图6是本专利技术提供的可旋转的圆环叠层测量结构。图7是本专利技术提供的每层八电极不错位的二维直角坐标图。图8是本专利技术提供的由结构测得的重构人体胸部三维轮廓模型。图9是本专利技术提供的每层八电极不错位测得某个横截面的剖面模型。图10是本专利技术提供的两层八电极等差错位计算得某个横截面的剖面模型。1-圆环层、2-半圆环形组件、3-伸缩杆、4-转动齿、5-电极、6-连接卡扣、7-连接卡座、8-凸起、9-连接槽、10-安装孔、11-电机、12-传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n基于多层半圆环形组件构建圆环叠层测量结构，并将所述圆环叠层测量结构与被测物进行连接后，获取电机和伸缩杆对应的转动量和变化量；/n基于所述半圆环形组件的圆心建立三维空间直角坐标系，并计算每层所述半圆环形组件的初始坐标和电极坐标；/n根据所述电极坐标使用插值法计算出对应的差值坐标，构建同心的等高单位圆柱，并根据所述电极坐标和所述差值坐标进行放大在所述等高单位圆柱上选取的点，连接可得三维轮廓。/n

【技术特征摘要】
1.一种可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于多层半圆环形组件构建圆环叠层测量结构，并将所述圆环叠层测量结构与被测物进行连接后，获取电机和伸缩杆对应的转动量和变化量；
基于所述半圆环形组件的圆心建立三维空间直角坐标系，并计算每层所述半圆环形组件的初始坐标和电极坐标；
根据所述电极坐标使用插值法计算出对应的差值坐标，构建同心的等高单位圆柱，并根据所述电极坐标和所述差值坐标进行放大在所述等高单位圆柱上选取的点，连接可得三维轮廓。


2.如权利要求1所述的可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量方法，其特征在于，基于多层半圆环形组件构建圆环叠层测量结构，并将所述圆环叠层测量结构与被测物进行连接后，获取电机和伸缩杆对应的转动量和变化量，包括：
在半圆环中的多个安装孔中对应的安装伸缩杆，并将所述伸缩杆向着圆心的一侧安装电极，并通过连接卡扣将两个半圆环形组件进行卡合，得到圆环层；
通过对应的凸起和连接槽将任意两个所述圆环层进行连接，并通过所述转动齿进行角度调整，得到圆环叠层测量结构；
将所述圆环叠层测量结构与被测物进行连接，获取电机和伸缩杆对应的转动量和变化量。


3.如权利要求1所述的可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量方法，其特征在于，基于所述半圆环形组件的圆心建立三维空间直角坐标系，并计算每层所述半圆环形组件的初始坐标和电极坐标，包括：
基于所述圆环叠层测量结构的轴线，按照从下至上的顺序，将第一层所述圆环层作为直角坐标系中Z轴为零的平面，得到对应的三维空间直角坐标系；
基于所述三维直角坐标系计算出每层所述圆环层的电极初始坐标，并结合获取的每层电极与第一层电极在俯视图的所述三维空间直角坐标系中转动的相对角度，计算出对应的测量变化后的电极坐标。


4.如权利要求3所述的可旋转电阻抗断层成像的三维边界测量方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：许川佩，蒙超勇，李龙，赵汝文，全新国，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45