乳腺电阻抗扫描成像(EIS)系统设计与研究

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乳腺电阻抗扫描成像(EIS)技术基于生物电阻抗原理,利用肿瘤组织在病变的前期和正常组织的电特性之间存在的显著差异,通过对乳腺组织的检查,将组织的电特性用二维灰度图像的方式显示出来。与传统的乳腺疾病检测技术相比,EIS具有非侵入性,对人体友好,检查方便等优点,非常适合乳腺疾病普查。  本文在乳腺电阻抗扫描成像技术研究的基础上,提出了扫频激励模式的设计方案。该方案将系统分为三个部分:主机板、探测手柄电极阵列和上位机测试软件。主要讨论硬件设计方案、系统流程以及工作方式,设计并完成了主板数字部分,描述了系统的工作流程和上位机软件操作。主板数字部分采用现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为主控制芯片,与上位机软件交互,同时控制激励源发出激励信号,并实现控制AD采样,数据的存储和传输等功能。乳腺组织等效模型的建立对EIS技术测量的准确性至关重要,本文通过对生物组织等效电路RRC和Cole-Cole模型的研究,对RRC模犁考虑皮肤阻抗,对Cole-Cole模型考虑高频阻抗,推导出其参数的提取方法,为提高系统的准确性打下了基础。完成系统设计后,进行了软硬件的调试,验证了系统设计方案的可行性。通过对已知纯电阻的测量,求出定标比例系数,大小为实际值与测量值之比。测量其余阻抗元件时,将测量值与定标比例系数相乘即可得到实际值。通过对纯电阻测量和人体等效阻抗模型测量两个实验的研究,得出系统在低频频段工作时测量误差较小,在1%左右,并对此现象进行了分析。
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