Разработка экспериментальных методов магнитоиндукционной томографии

• Автор: Сапецкий, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I

КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Принципы томографии, виды томографии

1.2. Электроимпедансная томография

1.3. Магнитоиндукционная томография

1.4. Моделирование в магнитоиндукционной томографии..

1.5. Проблемы и перспективы

ГЛАВА II

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ И АЛГОРИТМЫ РЕКОНСТРУИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В

МАГНИТОИНДУКЦИОННОЙ ТОМОГРАФИИ
2.1. Краткая теория магнитоиндукционной томографии
2.2. Метод свёртки и обратного проецирования
2.3. Нейросетевой алгоритм реконструирования распределения электропроводности
ГЛАВА III
ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО УСТАНОВКИ ДЛЯ МАГНИТОИНДУКЦИОННОЙ ТОМОГРАФИИ
3.1. Общая конфигурация
3.2. Приемно-передающие модули
3.3. Плата управления
3.4. Работа установки
3.5. Измерение сдвига фаз
3.6. Управляющая программа MIThard ’
3.7. Приложение UView для визуализации изображения
3.8. Обработка результатов измерений с помощью Microsoft Excel
3.9. Способы повышения точности измерений и подавления помех, приводящих к систематическим ошибкам
ГЛАВА IV
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1. Одноканальные измерения
4.2. Первые изображения пробного объекта, реконструированные по экспериментальным данным
4.3. Реконструирование фантома с неоднородным распределением проводимости
4.4. Влияние границы раздела сред на сдвиг фаз
4.5. Результаты измерений на теле человека
4.6. Многочастотная магнитоиндукционная томография: первые, предварительные, результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В медицине и промышленности широко применяется компьютерная томография, в которой часто используется рентгеновское излучение и явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Среди новых томографических методов, основанных на использовании низкочастотного электромагнитного поля, наибольшее развитие получила электроимпедансная томография, которая, в частности, позволила получить картину распределения проводимости внутри человеческого тела. Её недостатками являются необходимость хорошего контакта большого количества электродов с объектом исследования, а также трудности в определении положения этих электродов. Магнитоиндукционная томография - новый бесконтактный метод визуализации распределения электрической проводимости, предложенный в ИРЭ РАН, в котором применяется взаимодействие квазистатического высокочастотного магнитного поля и проводящей среды. Амплитуда используемого при измерениях магнитного поля невелика, гораздо меньше естественного фона магнитного поля Земли, что обеспечивает полную безопасность данного метода для здоровья человека, чего нельзя сказать, например, о широко распространённой рентгеновской томографии.
Цель диссертационной работы
Целью работы являлась разработка экспериментальных методов магнитоиндукционной томографии и создание на их осунове многоканальной измерительной системы, позволяющей получать данные для компьютерной реконструкции пространственного распределения электрической проводимости, а также изучение возможности применения данных методов

В работе [57] было предложено устройство для магнитоиндукционной томографии, состоящее из 49 передающих и 49 приёмных катушек, расположенных на двух плоскостях над поверхностью пластины проводника. При моделировании использовался конечно-элементный метод, а изображения реконструировались методом Ньютона-Рафсона. В работе [45] применяется метод конечных разностей при моделировании полученных ранее экспериментальных результатов на растворе соли, эквивалентном биологическим тканям [44], и получено полное соответствие с теорией. В работе [58] предложен аналитический метод, основанный на теореме взаимности. В ней также сравнивается чувствительность плоского градиометра и простой катушки.
В работах по моделированию нигде не учитываются задержки распространения радиоволн. Они, возможно, несущественны при визуализации металлов и ферромагнетиков, так как вторичные сигналы от вихревых токов достаточно велики. В биомедицинской магнитоиндукционной томографии, в случае гораздо более слабых сигналов, задержки распространения радиоволн проявляются на приёмной катушке как фазовый сдвиг, который можно спутать с фазовым сдвигом (р, который обусловлен вихревыми токами (рис.З). Задержку распространения радиоволн можно оценить, аппроксимируя передающую катушку магнитным диполем [59]. В работе [60] приводится следующее выражение для векторного потенциала А исходя из осциллирующего магнитного диполя с амплитудой т0:

где г -расстояние между диполем и детектором,