多通道开放式磁感应成像测量系统研究

【摘要】：磁感应成像是一种无创伤非接触的医学电磁成像技术。本文介绍了一种多通道开放式磁感应成像测量系统。系统以二次磁场的相位变化作为检测信号,包括开放式磁感应传感器,16通道信号处理电路和基于锁相放大器的相位检测电路。系统提供的激励电流幅值为300mA,最大频率为120KHz,相位稳定性在-0.03°到0.05°范围,相位灵敏度达到0.185°/S(?)m~(-1),能够检测的电导率最小值为0.2S/m。系统在球型水槽实验平台上完成了模拟颅脑血肿成像实验,得到了反映电导率相对大小分布的二维直接插值成像结果。实验结果表明系统可以检测浅层电导率异常目标,同时对多目标检测有较好的分辨能力。主要结论:本文介绍了一种多通道开放式磁感应成像测量系统。该系统主要针对头颅血肿的成像监测问题,采用开放式的磁场传感器结构,在16通道信号处理电路和基于锁相放大器的相位检测电路作用下,用二维插值成像算法得到了球型水槽各区域的电导率相对大小分布图。系统使用了一个独立的抵消通道,以抵消系统的相位漂移干扰,提高系统的相位稳定性。系统能够检测的电导率最小值为0.2S/m,对电导率变化的灵敏度达到0.185`/S·m~(-1)。在成像实验中,不同频率成像效果的对比证实提高激励磁场的频率可以明显改善成像效果。同时系统对多目标成像有较好的分辨能力。目前的系统虽然在相位检测的稳定性和灵敏度上有了一定的改进,多通道系统在球型水槽实验中也有了较好的效果,但是系统还存在许多不足。系统的相位稳定性仍然存在-0.03°到0.05°的波动,主要原因是锁相放大器为外置器件,本身存在较大的误差,可以将其集成在电路中以提高锁相性能。系统对0.2S/m到1S/m范围内的电导率变化灵敏度不理想,这主要局限于系统的激励频率。在系统现有最高激励频率为120KHz,需要提高激励以改善系统灵敏度。另外,成像实验表明目前的开放式磁感应成像系统对深度目标检测能力不理想,今后需要在提高磁场的穿透深度上进行改进。