動態電阻抗斷層成像反投影重構算法

動態電阻抗斷層成像反投影重構算法

反投影法是EIT領域最為經典的一種動態算法,該算法首先由Barber 等人在1983年提出,並由他在1990年用新的形式進行了表示。許多研究小組實現了反投影法,其中很多都採用的是臨近的激勵和測量方式。

Barber的反投影算法借鑑了傳統X線斷層成像的技術。Barber等人取代傳統X線直線反投影的方式,而將歸一化後的邊界測量值沿著等式線來反投影,而這些等勢線是通過激勵電流的位置和大小來計算出來的,它從一個測量電極隊延伸到另外一側的邊界並與電流方向垂直。

1.反投影重建過程,2.局限性,3.擴展閱讀,

1.反投影重建過程

反投影重建時,首先通過電磁場計算,在均勻背景下獲得激勵電流產生的等勢線,圖1所示是將兩個離散並分開的電極等效為電流源的偶極子模型下的等勢線。
動態電阻抗斷層成像反投影重構算法
圖1 鄰近激勵時等勢線示意圖
對於臨近驅動,共有16個驅動,每一個電極驅動都可以測量到13個有效電壓值。如果電阻抗變化非常小,則可以假設與均勻背景相比,等勢線的形狀不會發生改變,但是他們的測量值會由於電阻抗的擾動而發生改變,反投影法正是將這些電壓變化值進行反投影,如圖2所示,所有兩個測量電極對應的兩條等勢線之間的區域內所有像素都賦予相應的電壓變化值 。
動態電阻抗斷層成像反投影重構算法
圖2 反投影法重構過程
經過重構和處理後,即可得到如圖3所示的圖像。
動態電阻抗斷層成像反投影重構算法
圖3 反投影法重構結果

2.局限性

反投影重構算法實現較為簡易,加之良好的抗噪性能,在EIT研究早期具有重要的作用。但是由於該算法是直接借鑑CT成像算法,所以理論推導並不嚴謹,所重構的圖像空間解析度很低,模糊效應和拖尾偽影較為嚴重,近年來已逐漸被最小二乘等最最佳化算法所取代。

3.擴展閱讀

[1] BH Brown and DC Barber. ‘Applied Potential Tomography’ – a new in-vivo medical imaging technique. Proc. of the HPA Ann. Conf., Sheffield, 1982.
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[3] AV Korjenevsky. Reconstruction of absolute conductivity distribution in electrical impedance tomography. Proc. IX Int. Conf. Electrical Bio-Impedance(Heidelberg), 1995, 532-535.
[4] N. J. Avis and D. C. Barber. Incorporating a-Priori Information into the Sheffield Filtered Backprojection Algorithm. Physiol. Meas., 1995, 16: A111-A122.
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