一种适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组及其布置方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组及布置方法，将一组线圈呈圆环形围绕被测对象排列，其中一个线圈为激励线圈，其余线圈为测量线圈，在激励线圈中通以交变电流，被测对象内部因涡流感应而引起的磁场变化可被测量线圈检测，通过旋转的方式获得足够数量的测量数据，用于磁感应断层成像的需要。线圈组的旋转方式分别为对象旋转方式、线圈旋转方式和双旋转方式。本发明专利技术减少了一半的线圈个数，简化了线圈之间的耦合关系，有利于提升检测系统的测量精度和稳定性；通过旋转的方式，既可获得与传统的磁感应断层成像线圈系统相同的测量数据，也可以控制旋转的角度从而获得更多的测量数据，配合成像算法的改进，有可能获得更好的成像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物医学工程中的成像
，涉及非接触方式获得电阻抗断层成像的磁感应断层成像的方法，具体涉及。
技术介绍
电阻抗断层成像是一种不同于传统的CT、MRI等的医学成像方法，它通过一组贴附在被测对象(如人体)某一断层表面的电极注入电流/电压然后测量响应电压/电流， 应用成像算法重建电极所在断层内部的电阻抗分布图像。磁感应断层成像是一种非接触式的电阻抗断层成像方法，它通过与被测对象不接触的线圈施加交变电流激励，并测量感应涡流所引起的磁场变化，经成像算法重建线圈所处断层内部的电阻抗分布图像。与电阻抗断层成像相比，磁感应断层成像同样是为了获得被测对象某一断层内的电阻抗分布，但是采用了非接触的传感器，即线圈，因而在应用上更为便捷。根据申请人所进行的资料检索，与本申请接近的技术有2项。一项为申请人2005 年申请的“非接触磁感应脑水肿监护方法”(非接触磁感应脑部电导率分布变化的监测方法)，该方法提出了几种利用磁感应原理监测脑部电导率分布变化的方法，其中包括一种磁感应断层成像方法，它采用的线圈系统为“数量等同的激励线圈和测量线圈呈圆形、等间隔排列在监测目标周围”，也即在同一个位置处包含两个线圈，一个为激励线圈，一个为测量线圈。另一项为重庆大学2007年申请的“一种高灵敏度的开放式磁感应成像测量装置”，该装置所用的线圈排列方式为呈圆弧形包围在被测对象外周，同一个位置包含3个线圈，中间一个为激励线圈，上下两个为差动测量线圈。以上两项申请中均不涉及线圈系统的旋转。现有的磁感应断层成像中所应用的线圈系统在同一个位置处有2或3个线圈，既包含激励线圈也包含测量线圈，这导致系统中的线圈数量较多，相互之间的耦合关系复杂， 在一定程度上影响了整个磁感应断层成像数据采集系统的性能。
技术实现思路
针对磁感应断层成像中线圈个数多的问题，本专利技术的目的在于，提出一种适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组，在每一个位置仅设置一个线圈，所有线圈中仅有一个为激励线圈，其余均为测量线圈，通过旋转线圈组，获得与传统磁感应断层成像相同或更多的测量数据，以便于实现断层内的电阻抗图像重建。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案予以实现第一种技术方案一种适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组，包括激励线圈和测量线圈，其特征在于，所述的激励线圈和测量线圈环绕设置在支架上，其中仅有一个激励线圈，其余为测量线圈；支架上有托盘，托盘上安装有齿轮，齿轮通过同步带连接到一个步进电机上。第二种技术方案一种适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组，包括激励线圈和测量线圈，其特征在于，所述的激励线圈和测量线圈环绕设置在支架上，其中仅有一个激励线圈，其余为测量线圈；支架上有托盘，支架上安装有齿轮，齿轮通过同步带连接到一个步进电机上。第三种技术方案一种适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组，包括激励线圈和测量线圈，其特征在于，所述的激励线圈和测量线圈环绕设置在支架上，其中仅有一个激励线圈，其余为测量线圈；支架上有托盘，支架和托盘上分别安装有齿轮，齿轮通过各自的同步带分别连接到各自的步进电机上。一种适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组的布置方法，其特征在于，将一组激励线圈和测量线圈呈圆环形围绕被测对象排列，其中心在一个平面内，其中仅有一个激励线圈，其余为测量线圈，在激励线圈中通以交变电流，所产生的交变磁场可在被测对象内部感应出交变涡流，该涡流与被测对象内部的电阻抗分布相关，通过不同位置的测量线圈可以检测涡流引起的磁场的变化，应用磁感应断层成像算法可以重建被测对象内部的电阻抗分布图像，为获得图像重建所需的测量数据，在保持线圈组内所有线圈相对位置不变的条件下，通过旋转的方式获得不同角度的测量数据，旋转的方式有以下三种A 激励线圈和测量线圈不动，被测对象旋转；B 被测对象不动，激励线圈和测量线圈旋转；C 激励线圈和测量线圈和被测对象各自旋转。本专利技术的适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组，将一组激励线圈和测量线圈环绕被测对象排列，激励线圈和测量线圈组中仅有一个激励线圈，其余为测量线圈，相较传统的磁感应断层系统所用的线圈排列方式减少了一半以上的数量，为保证断层电阻抗图像的重建，通过旋转的方式获得足够的测量数据。本专利技术的主要优点有两个1)同一个位置仅有一种线圈，或者为激励线圈或者为测量线圈，减少了一半的线圈个数，从而简化了线圈之间的耦合关系，有利于抑制整个磁感应断层成像硬件系统的噪声，提升系统测量精度和稳定性，最终改善成像质量。2)通过旋转的方式，既可以获得与传统的磁感应断层成像线圈系统相同的测量数据，也可以控制旋转的角度从而获得更多的测量数据，配合成像算法的改进，有望获得更好的成像质量。附图说明图1为被测对象旋转方式示意图，其中步进电机通过同步带带动托盘旋转，被测对象置于托盘上。图2为激励线圈和测量线圈旋转方式示意图，其中步进电机通过同步带带动线圈支架旋转。图3为双旋转方式示意图，其中步进电机1通过同步带1带动线圈支架旋转，步进电机2通过同步带2带动托盘旋转，被测对象置于托盘上。图4为激励线圈和测量线圈圆形排列方式示意图，其中仅有一个激励线圈，其余为测量线圈，测量线圈的数量可任意选取，一般为成像需要大于等于5。图5为激励线圈和测量线圈扇形排列方式示意图，其中仅有一个激励线圈，其余为测量线圈，测量线圈的数量可任意选取，一般为成像需要大于等于5。图6为对象旋转方式、圆形排列方式合成示意图。图7为对象旋转方式、扇形排列方式合成示意图。图6和图7为三种激励线圈和测量线圈旋转方式和两种激励线圈和测量线圈排列方式6种组合中的两种，其他4种组合可以类似于图6和图7构建。以下结合附图和实施对本专利技术作进一步的详细描述。具体实施例方式本实施例给出三种激励线圈和测量线圈(以下简称线圈组)以及旋转方式和两种激励线圈和测量线圈排列方式，通过组合可以获得6种旋转式线圈组。第一种适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组，包括激励线圈和测量线圈，其特征在于，所述的激励线圈和测量线圈环绕设置在支架上，其中仅有一个激励线圈，其余为测量线圈；支架上有托盘，托盘上安装有齿轮，齿轮通过同步带连接到一个步进电机上。第二种适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组，包括激励线圈和测量线圈，其特征在于，所述的激励线圈和测量线圈环绕设置在支架上，其中仅有一个激励线圈，其余为测量线圈；支架上有托盘，支架上安装有齿轮，齿轮通过同步带连接到一个步进电机上。第三种适用于磁感应断层成像的旋转式线圈组，包括激励线圈和测量线圈，其特征在于，所述的激励线圈和测量线圈环绕设置在支架上，其中仅有一个激励线圈，其余为测量线圈；支架上有托盘，支架和托盘上分别安装有齿轮，齿轮通过各自的同步带分别连接到各自的步进电机上。三种线圈组旋转方式分别为1)线圈组不动而被测对象旋转，以下简称“对象旋转方式”；2)被测对象不动而线圈组旋转，以下简称“线圈旋转方式”；3)线圈组和被测对象各自旋转，以下简称“双旋转方式”。两种线圈组排列方式分别为1)线圈组以中心等间隔方式排列在一个圆形上，激励线圈个数为1，其余为测量线圈，以下简称“圆形排列方式”；2)测量线圈以中心等间隔方式排列在一段圆弧上，激励线圈中心位于正对圆弧的中心的同一圆形上，激励线圈和测量线圈组形成一个扇形，以下简称“扇形排列方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董秀珍，刘锐岗，李烨，付峰，尤富生，史学涛，季振宇，漆家学，
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：