專利名稱：應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種電流源應(yīng)用系統(tǒng)，具體地說，是涉及一種應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
電阻抗斷層成像是ー種無損無害的新型成像技術(shù)，其通過檢測電極間的電壓差來探測待測體內(nèi)部的阻抗分布，從而在結(jié)構(gòu)上和功能上反映各生物組織的生物特性，具有成本低、體積小、對早期癌灶敏感、數(shù)據(jù)采集和成像速度較高等優(yōu)點(diǎn)，可用于對患者進(jìn)行長時(shí)間的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測，具有廣泛的醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景。
影響電阻抗斷層成像質(zhì)量的因素包括硬件激勵(lì)源的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的準(zhǔn)確性以及成像算法的可靠性?，F(xiàn)在電阻抗斷層成像技術(shù)領(lǐng)域主要使用交流恒流源作為硬件激勵(lì)源，但是電阻抗斷層成像系統(tǒng)中的交流恒流源由于受到電子元件寄生電容、電路板走線雜散電容、有源電子器件輸入/輸出對地電容、電流輸出線纜分布電容等多方面的影響(本專利將上述影響因素統(tǒng)稱為電流輸出通道上的等效對地電容，用Cs表示)，實(shí)際注入成像目標(biāo)體的電流與交流恒流源的理想輸出電流有一定偏差，并且該電流容易隨著負(fù)載阻抗的變化產(chǎn)生非線性的變化，從而引起成像目標(biāo)體上電壓分布與理想狀態(tài)的電壓分布產(chǎn)生偏差，進(jìn)而導(dǎo)致采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)失真，甚至造成成像失敗。為了降低數(shù)據(jù)采集的失真率，提高成像效果，需要降低交流恒流源輸出通道的等效對地電容cs。傳統(tǒng)的處理手段有縮短電路板走線和輸出電纜，采用同軸電纜輸出電流來降低對地電容，但是其臨床效果有限；為了消除模擬開關(guān)的影響，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)也有采用多個(gè)并行電流源輸出，每個(gè)激勵(lì)通道采用獨(dú)立的電流源，以消除單個(gè)電流源通過模擬開關(guān)在不同激勵(lì)通道之間切換帶入的負(fù)面影響，但這樣的處理方式増加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和系統(tǒng)成本，尤其是難以保證多個(gè)激勵(lì)源之間的一致性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中交流恒流源的電流輸出通道上存在的等效對地電容使得注入成像目標(biāo)體的電流與交流恒流源的理想輸出電流出現(xiàn)偏差，進(jìn)而引起成像目標(biāo)體上電壓分布與理想狀態(tài)的電壓分布產(chǎn)生偏差，最終導(dǎo)致采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)失真，甚至造成成像失敗的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)，包括電流源，和通過電流源輸出通道與該電流源連通的負(fù)載，該電流源輸出通道上具有與該負(fù)載相并聯(lián)的等效對地電容Cs，所述等效對地電容Cs還并聯(lián)有用于降低理想輸出電流注入成像目標(biāo)體的偏差的補(bǔ)償電感Lram，且該等效對地電容Cs與補(bǔ)償電感Lram的并聯(lián)等效阻抗為Req = j Lcom/(I-W2LcomCs)。如果所述電流源為雙極性電流源，相應(yīng)地，電流源輸出通道也為兩個(gè)，且其中ー個(gè)通道上具有等效對地電容Cs2，另ー個(gè)上則具有等效對地電容Cs3 ;補(bǔ)償電感也為兩個(gè)，其中一個(gè)為補(bǔ)償電感iccm2，另ー個(gè)為補(bǔ)償電感ic_3;且該雙極性電流源分別通過所述的兩個(gè)電流源輸出通道與負(fù)載相連，同時(shí)，等效對地電容Cs2與補(bǔ)償電感Zicam2并聯(lián)，等效對地電容Cs3與補(bǔ)償電感并聯(lián)。具體地說，所述電流源輸出通道至少為印制板走線、電流輸出電纜、接插件、電流流經(jīng)的有源器件中的任意ー種；所述補(bǔ)償電感至少為普通模擬電感、模擬可調(diào)電感、數(shù)字可調(diào)電感、具備電感特性的電路模塊中的任意 ー種；所述等效對地電容至少為電子元件寄生電容、電路板走線雜散電容、有源電子器件輸入/輸出對地電容、電流輸出線纜分布電容中的任意ー種。以上述硬件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，本發(fā)明提供的上述應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟(I)通過電流源輸出通道連通電流源與負(fù)載；(2)設(shè)位于電流源輸出通道上的所有電容為等效對地電容Cs，在該等效對地電容Cs兩端并聯(lián)補(bǔ)償電感L?！?，則等效對地電容Cs與補(bǔ)償電感Lram的并聯(lián)等效阻抗為I =J· cjLcom/ (I-O2LcomCs)；(3)使所述補(bǔ)償電感Lram與等效對地電容Cs在電流源輸出頻率ち上形成并聯(lián)諧振，此時(shí) /o= /{2 * η* ,Lcom * Cs))；(4)將電流源的電流輸出頻率設(shè)置為f，調(diào)整補(bǔ)償電感L_的大小，使得f =f0=/(2*n* 'ILcom * CJ).從而使工作狀態(tài)下等效對地電容Cs與補(bǔ)償電感L?！返牟⒙?lián)等效阻抗無窮大，而由此出現(xiàn)的分流則無窮??；(5)打開電流源，使電流源通過電流源輸出通道為負(fù)載注入電流。進(jìn)ー步地，所述步驟(2)中使所述補(bǔ)償電感L?！放c等效對地電容Cs形成并聯(lián)諧振通過令 Req = j LCOffl/(I-W2LcomCs)中的 H2LramCs = O 實(shí)現(xiàn)。具體地說，在上述實(shí)現(xiàn)方法中，所述電流源輸出通道至少為印制板走線、電流輸出電纜、接插件、電流流經(jīng)的有源器件中的任意ー種；所述補(bǔ)償電感L·至少為普通模擬電感、模擬可調(diào)電感、數(shù)字可調(diào)電感、具備電感特性的電路模塊中的任意ー種；所述等效對地電容Cs至少為電子元件寄生電容、電路板走線雜散電容、有源電子器件輸入/輸出對地電容、電流輸出線纜分布電容中的任意ー種。當(dāng)然，除上述明確列出的硬件設(shè)備之外，在電流源中可能還會(huì)涉及到其他的硬件設(shè)備，由于數(shù)量和類型多種多樣，無法窮舉，因此，本發(fā)明僅僅是列出了可能使用的主要設(shè)備，但并非是對本發(fā)明使用設(shè)備的限制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果I.本發(fā)明通過在交流恒流源的輸出端對地之間串聯(lián)ー個(gè)補(bǔ)償電感Lram，使其與電流源輸出通道上的等效對地電容Cs在交流恒流源輸出頻率下形成并聯(lián)諧振，從而使工作狀態(tài)下等效對地電容Cs與補(bǔ)償電感L?！返牟⒙?lián)等效阻抗無窮大，進(jìn)而大大降低了等效對地電容Cs對負(fù)載的分流效應(yīng)的影響，使得進(jìn)入成像目標(biāo)體的電流偏差大大減小，從而避免了數(shù)據(jù)丟失,確保了成像質(zhì)量。2.本發(fā)明中的補(bǔ)償電感L·包括普通模擬電感、模擬可調(diào)電感、數(shù)字可調(diào)電感以及具備電感電學(xué)特性的電路模塊等，且該補(bǔ)償電感Lram可以放置在電流源輸出通路的任何位置上，使用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況靈活選用及布置，如此便為電路設(shè)計(jì)與線路布局提供了十分靈活的調(diào)整空間，進(jìn)而大大降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度，最終達(dá)到了降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本的目的。
3.本發(fā)明中的補(bǔ)償系統(tǒng)及其方法既適用于單極性電流源，也適用于雙極性電流源，或者多個(gè)電流源并聯(lián)工作；另外，還可以通過選擇開關(guān)選擇其中一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行工作，因此，本發(fā)明不僅具有廣泛的適用范圍，其使用方式也十分靈活。4.本發(fā)明根據(jù)已知的電流源輸出頻率特征f和電流輸出通道等效對地電容Cs的測量結(jié)果，巧妙地設(shè)計(jì)了電感Lram來進(jìn)行補(bǔ)償，不僅補(bǔ)償方法十分簡單，而且使用該補(bǔ)償方法可以極大的削弱電流源輸出通道等效對地電容Cs的負(fù)面影響，具有十分顯著的成效。5.本發(fā)明中電感L·可采用可調(diào)電感來實(shí)現(xiàn)，并且利用可調(diào)電感的補(bǔ)償精度可調(diào)性能夠有效地將補(bǔ)償效果調(diào)整到最佳狀態(tài)，既簡單方便又效果顯著，而且成本低。6.本發(fā)明還可以通過電流檢測反饋環(huán)節(jié)對補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)評估，并可根據(jù)評估結(jié)果對補(bǔ)償精度進(jìn)行優(yōu)化，從而為后續(xù)的技術(shù)擴(kuò)展提供了實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，進(jìn)ー步提高了本發(fā)明的應(yīng)用前景和應(yīng)用價(jià)值。


圖I為現(xiàn)有的電阻抗斷層成像系統(tǒng)的電流源輸出示意圖。圖2為本發(fā)明-實(shí)施例I的電路示意圖。圖3為本發(fā)明-實(shí)施例2的電路示意圖。圖4為本發(fā)明-實(shí)施例3的電路示意圖。圖5為本發(fā)明-實(shí)施例4的電路示意圖。圖6為本發(fā)明-實(shí)施例5的電路示意圖。圖7為本發(fā)明-實(shí)施例6的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。實(shí)施例I如圖1、2所示，應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)，包括電流源，和通過電流源輸出通道與該電流源連通的負(fù)載，該電流源輸出通道上具有與該負(fù)載相并聯(lián)的等效對地電容cs，所述等效對地電容Cs還并聯(lián)有用于降低理想輸出電流注入成像目標(biāo)體的偏差的補(bǔ)償電感し·，且該等效對地電容Cs與補(bǔ)償電感L_的并聯(lián)等效阻抗為1 = j ωLcom/(ト cj2LcomCs)。其中，所述電流源輸出通道為電流輸出電纜；補(bǔ)償電感し。》選用模擬可調(diào)電感；等效對地電容Cs為電子元件寄生電容、電路板走線雜散電容、有源電子器件輸入/輸出對地電容、電流輸出線纜分布電容之和。由于電流輸出通道的等效對地電容Cs并聯(lián)在負(fù)載上，會(huì)形成對負(fù)載電流的分流，以至于影響數(shù)據(jù)采集的結(jié)果以及成像的質(zhì)量。為解決該問題，本實(shí)施例以上述硬件結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，采用下列方法來進(jìn)行補(bǔ)償供流首先，通過電流源輸出通道連通電流源與負(fù)載；并在等效對地電容Cs兩端并聯(lián)補(bǔ)償電感L_，則等效對地電容Cs與補(bǔ)償電感L_的并聯(lián)等效阻抗為Reiq = j ω Lcom/(I-W2LcomCs)；
然后，令ト《2L_Cs = 0，則并聯(lián)等效阻抗Rrai趨近于無窮大，從而使等效對地電容Cs與補(bǔ)償電感L·形成并聯(lián)諧振，且諧振頻率為
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)，包括電流源，和通過電流源輸出通道與該電流源連通的負(fù)載，該電流源輸出通道上具有與該負(fù)載相并聯(lián)的等效對地電容Cs，其特征在于，所述等效對地電容Cs還并聯(lián)有用于降低理想輸出電流注入成像目標(biāo)體的偏差的補(bǔ)償電感Lram,且該等效對地電容Cs與補(bǔ)償電感L_的并聯(lián)等效阻抗為=Reiq = j ωLcom/ (卜 cj2LcomCs)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述電流源為雙極性電流源，相應(yīng)地，電流源輸出通道也為兩個(gè)，其中一個(gè)上具有等效對地電容Cs2，另一個(gè)上則具有等效對地電容Cs3 ;補(bǔ)償電感也為兩個(gè)，其中一個(gè)為補(bǔ)償電感Lccm2， 另一個(gè)為補(bǔ)償電感且該雙極性電流源分別通過所述的兩個(gè)電流源輸出通道與負(fù)載相連，同時(shí)，等效對地電容Cs2與補(bǔ)償電感[COTn2并聯(lián),等效對地電容Cs3與補(bǔ)償電感ic0m并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于， 所述電流源輸出通道至少為印制板走線、電流輸出電纜、接插件、電流流經(jīng)的有源器件中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)償電感至少為普通模擬電感、模擬可調(diào)電感、數(shù)字可調(diào)電感、具備電感特性的電路模塊中的任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述等效對地電容至少為電子元件寄生電容、電路板走線雜散電容、有源電子器件輸入/輸出對地電容、電流輸出線纜分布電容中的任意一種。
6.應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)通過電流源輸出通道連通電流源與負(fù)載；(2)設(shè)位于電流源輸出通道上的所有電容為等效對地電容Cs，在該等效對地電容Cs兩端并聯(lián)補(bǔ)償電感則等效對地電容Cs與補(bǔ)償電感Lram的并聯(lián)等效阻抗為Reiq = j ω Lcom/ (卜 cj2LcomCs)；(3)使所述補(bǔ)償電感Lram與等效對地電容Cs在電流源輸出頻率&上形成并聯(lián)諧振，此時(shí)Zo=丨 /(2 * TT * V Lcom * Cs))；(4)將電流源的電流輸出頻率設(shè)置為f，調(diào)整補(bǔ)償電感L·的大小，使得 / =/ο= /(2*π* Lcom * Cs))，從而使工作狀態(tài)下等效對地電容Cs與補(bǔ)償電感Lram的并聯(lián)等效阻抗無窮大，而由此出現(xiàn)的分流則無窮??；(5 )打開電流源，使電流源通過電流源輸出通道為負(fù)載注入電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟(2)中使所述補(bǔ)償電感Lram與等效對地電容Cs形成并聯(lián)諧振通過令Rrai = j ω Lcoffl/ (I-ω 2LcofflCs)中的 I- ω 2LcofflCs = O 實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法， 其特征在于，所述電流源輸出通道至少為印制板走線、電流輸出電纜、接插件、電流流經(jīng)的有源器件中的任意一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述補(bǔ)償電感L?！分辽贋槠胀M電感、模擬可調(diào)電感、數(shù)字可調(diào)電感、具備電感特性的電路模塊中的任意一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述等效對地電容Cs至少為電子元件寄生電容、電路板走線雜散電容、有源電子器件輸入/輸出對地電容、電流輸出線纜分布電容中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于電阻抗斷層成像的電流源應(yīng)用系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，包括電流源，和通過電流源輸出通道與該電流源連通的負(fù)載，該電流源輸出通道上具有與該負(fù)載相并聯(lián)的等效對地電容CS，所述等效對地電容CS還并聯(lián)有用于降低理想輸出電流注入成像目標(biāo)體的偏差的補(bǔ)償電感Lcom，且該等效對地電容CS與補(bǔ)償電感Lcom的并聯(lián)等效阻抗為Req=jωLcom/(1-ω2LcomCs)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的交流恒流源的電流輸出通道上存在的等效對地電容使得注入成像目標(biāo)體的電流與交流恒流源的理想輸出電流有一定偏差，進(jìn)而引起成像目標(biāo)體上電壓分布與理想狀態(tài)產(chǎn)生偏差，最終導(dǎo)致采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)失真，甚至造成成像失敗的問題，具有很高的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)A61B5/053GK102688040SQ201210188720
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者余華章, 吳梓敬, 徐現(xiàn)紅, 戴濤, 費(fèi)智勝 申請人:思瀾科技(成都)有限公司