Квазистатическая электромагнитная томография для биомедицины

• Автор: Корженевский, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 255 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Цель диссертационной работы
Актуальность темы
Научная новизна
Положения, выносимые на защиту
Практическая значимость результатов работы
Структура и объем диссертации
Апробация
Публикации
Практическая значимость результатов работы
Краткое содержание работы
ГЛАВА I ЗОНДИРОВАНИЕ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ С ПОМОЩЬЮ КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1. Введение
1.2. Зондирование и визуализация электропроводящих сред и объектов электрическим током
1.3. Зондирование диэлектрических сред квазистатическим электрическим полем (электроемкостная томография)
1.4. Зондирование электропроводящих сред переменным магнитным полем (магнитоиндукционная томография)
1.5. Зондирование и визуализация электропроводящих сред переменным электрическим полем (электрополевая томография)
1.6. Нейросетевой подход к решению обратной задачи квазистатической электромагнитной томографии
1.7. Выводы
ГЛАВА II ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ С ДВУМЕРНОЙ СТАТИЧЕСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИЕЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ
2.1. Введение
2.2. Измерительная система томографа
2.3. Методика решения обратной задачи и программное обеспечение томографа
2.4. Проведение измерений и результаты
2.5. Выводы
ГЛАВА III ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСНАЯ ТОМОГРАФИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЗЭ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ ОБЛАСТЕЙ
3.1. Введение
3.2. Измерительная система
3.3. Реконструирование изображений
3.4. Результаты
3.5. Выводы
ГЛАВА IV МАГНИТОИНДУКЦИОННАЯ ТОМОГРАФИЯ
4.1. Введение
4.2. Физическая модель и решение обратной задачи
4.3. Измерительная система индукционного томографа
4.4. Реконструкция изображений
4.5. Нейросетевой алгоритм реконструирования распределения абсолютной электропроводности в протяженных объектах
4.6. Результаты
4.7. Выводы
ГЛАВА V ЭЛЕКТРОПОЛЕВАЯ ТОМОГРАФИЯ
5.1. Введение
5.2. Физическая модель
5.3. Решение обратной задачи
5.4. Численное моделирование
5.5. Экспериментальное исследование
5.6. Выводы
ГЛАВА VI НЕЙРОСЕТЕВЫЕ АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ КВАЗИСТАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ТОМОГРАФИИ
6.1. Введение
6.2. Методика решения обратных задач квазистатической электромагнитной томографии с помощью нейронных сетей
6.3. Результаты
6.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

последующего решения обратной задачи (алгоритма реконструкции). Первые импедансные изображения были опубликованы Хендерсоном и Вебстером в 1978 г. [9]. Они получили изображения грудной клетки "на просвет" с помощью матриц электродов, располагавшихся на груди и на спине, то есть эти изображения не были томографическими. Первооткрывателями импедансной томографии являются Б. Браун и Д. Барбер из Шеффилдского университета (Великобритания), которые, предложив в 1983 [10] этот метод и впервые в 1985 году представив первую электроимпедансную томограмму руки [11], открыли эту новую область исследований [12].
Принцип работы импедансного томографа, предложенного ими, представлен на рис. 1.1. Набор электродов располагается вокруг тела. Через пару электродов пропускается переменный электрический ток, а остальные электроды используются для измерения распределения потенциалов на границе. Таким образом, четырехэлектродная схема используется для измерений импеданса со множеством токовых и потенциальных электродов, переключаемых в различных комбинациях. Измеренные данные затем позволяют получить томографическое импедансное изображение в плоскости расположения электродов с помощью алгоритма реконструкции.
Обычно при измерениях ток инжектируется в тело путем подключения источника тока (преобразователя напряжение - ток) с высоким выходным сопротивлением к паре электродов, а разности потенциалов измеряются синхронным вольтметром с высоким входным сопротивлением, подключаемым к парам смежных электродов, не используемых в данный момент для инжекции тока. Возможна и другая схема измерений, когда к активным электродам подключается источник напряжения и производится измерение величины протекающего тока.