基于电阻抗成像分析血流速度和血乳酸浓度电学特性响应

运动训练过程中肌肉产生的乳酸通过血液运输到肝脏进行代谢,在此过程中,随着运动强度的提高,肌肉组织产生的乳酸增加,肌肉组织细胞间质乳酸浓度随之升高,引发肌肉疲劳。经皮电刺激神经疗法(TENS)是一种广泛应用于肌肉放松、改善血液外周循环的医疗手段。本研究采用电阻抗层析成像(EIT)方法,通过检测肌肉疲劳的生物标志物血乳酸浓度(C_bl)的变化引发的组织电学特性响应,可视化呈现TENS对肌肉疲劳的缓解效果。搭建了模拟肌肉组织模型的C_bl变化实验平台,测量了C_bl变化时模型的空间平均电导率(■)的变化趋势。血流速度与血乳酸的代谢率密切相关,TENS可以加快血流速度,有效减少乳酸在肌肉组织内的堆积,但血流速度过快容易引起继发性心室颤动疾病,威胁人类生命安全。本研究通过搭建的血流速度模拟平台,实时监测了模拟血管附近液体速度(v_ph)变化引起的■变化,并采用Pearson检验方法验证了模拟肌肉组织模型的C_bl和v_ph与■之间的相关性。实验结果表明,■与C_bl     

基于生物阻抗谱成像的生物组织检测方法

基于电阻抗成像技术和生物阻抗谱技术,提出一种面向生物组织检测的生物阻抗谱成像方法.该方法将目标区域可视化并精准识别目标种类,可用于肺癌早期检测,协助临床医生对早期肺癌进行精准检测,提高早期肺癌的治愈率.本文通过数值仿真的方法验证生物阻抗谱成像方法在肺癌早期检测中的可行性和有效性,仿真结果表明:1)生物阻抗谱成像方法可以实现早期肺癌区域的可视化,并精确判别出早期肺癌种类; 2)生物阻抗谱成像方法中阻抗谱的最佳采集模式是4次循环采集,最佳分类器是Linear-SVM, 5折交叉验证的平均分类准确率可以达到99.9%.为了验证仿真结果,本文选取3种具有不同电学特性的生物组织模拟癌变区域进行了检测.实验结果表明该方法可以对生物组织区域可视化,并判别出生物组织的种类.该方法可以兼顾电阻抗成像和生物阻抗谱方法的优点,有望用于肺癌早期检测.     

基于生物阻抗谱的细胞悬浮液浓度识别方法研究

基于生物阻抗谱技术提出一种细胞悬浮液浓度自动识别方法,该方法结合了多元线性回归算法和生物阻抗谱技术,能够快速准确地识别细胞悬浮液的浓度.首先,提出一种细胞位置随机分布策略,模拟细胞的真实存在状态;其次,采用数值仿真的方法生成2400组不同浓度的正常、癌变以及混合的细胞模型并计算生物阻抗谱数据;然后,利用多元线性回归、支持向量机和梯度提升三种回归算法分别对癌变细胞浓度进行鉴别,仿真结果表明,多元线性回归算法为最佳回归模型,其平均拟合优度和均方误差分别是0.9997和0.0008;最后,将多元线性回归算法应用于不同浓度的红细胞悬浮液的识别中,实验结果显示其平均拟合优度和均方误差分别是0.9998和0.0079,说明该方法具有较高的细胞悬浮液浓度识别能力.     

基于三维电阻抗层析成像的乳腺癌传感器的设计

基于三维电阻抗层析成像方法设计了一种密集型乳腺阵列传感器,并开发了一种用于检测乳腺癌的电阻抗成像传感器。此传感器采用激励电极阵列与接地电极一体化的设计实现了结构简化,并通过锥形基体与双层周向排布的电极阵列实现了电场密集化以及锥度优化,提高了目标物的检测精度。设计了成像系统,采用数值仿真方法对传感器进行优化。仿真结果表明,电极数量减半并不会影响传感器的成像精度,反而可以提高成像速度。最后,考察了传感器的性能,结果表明,系统信噪比与通道一致性良好。利用此传感器对检测场域相对体积为0.4%的实验模型进行了三维图像重建,单目标成像的图像相关系数达到0.6以上,可清晰判别双目标物位置,实现了对乳腺癌的可视化检测。