專利名稱：應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電流源應用系統(tǒng)，具體地說，是涉及一種應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
背景技術：
多頻電阻抗斷層成像是一種無損無害的新型成像技術，其通過在待測體表面放置電極并向電極注入不同頻率的低功率交流激勵電流，然后使用檢測電極來探測待測體內部在不同頻率下的阻抗分布特征，由于各生物在不同頻率下呈現(xiàn)的頻譜特性不同，便可以在結構和功能上反應各生物組織的生理特性，其具有成本低、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，可用于對患者進行長時間的實時、動態(tài)監(jiān)測，具有廣泛的醫(yī)學應用前景。影響多頻電阻抗斷層成像質量的因素包括硬件激勵源的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的準確性以及成像算法的可靠性。現(xiàn)在電阻抗斷層成像技術領域主要使用交流恒流源作為硬件激勵源，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，電流流經(jīng)的有源器件的對地電容，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綜合對地電容，用Cs表示)，實際注入成像目標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激勵信號頻率和負載阻抗的變化產生非線性的變化，進而引起成像目標體上電壓分布與理想狀態(tài)產生偏差，并且不同頻率之間也會形成較大的系統(tǒng)偏差，最終導致采集系統(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綜合對地電容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；為了消除模擬開關的影響，傳統(tǒng)設計也有采用多個并行電流源輸出，每個激勵通道采用獨立的電流源，以消除單個電流源通過模擬開關在不同激勵通道之間切換帶入的負面影響，但這樣的處理方式增加了系統(tǒng)的復雜度和系統(tǒng)成本，尤其是難以保證多個激勵源之間的一致行；也可以通過在電流源輸出端增加補償電感，通過補償電感與電流輸出通道對地電容形成并聯(lián)諧振而消除電流輸出通道對地電容的影響的，但是這種方法只能對單一頻率進行補償，對于多頻率電阻抗斷層系統(tǒng)則意味著要增加多個補償電路，為了提高系統(tǒng)響應速度，往往將多個頻率的正弦信號疊加混頻后同時輸出，如此補償手段受到了極大的限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，解決現(xiàn)有技術中存在的交流恒流源的電流輸出通道上存在的綜合對地電容使得注入成像目標體的電流與交流恒流源的理想輸出電流出現(xiàn)偏差，進而引起成像目標體上電、壓分布與理想狀態(tài)產生偏差，最終導致采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)失真，甚至造成成像失敗的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(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載，該電流源輸出通道上具有與該負載相并聯(lián)的綜合對地電容Cs，所述綜合對地電容Cs還并聯(lián)有用于降低理想輸出電流注入成像目標體的偏差的具備負電容特性-c_的補償電路，且該綜合對地電容Cs與補償電路的等效并聯(lián)電容為r =r -r
^eq^com°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一種。所述綜合對地電容Cs至少為電子元件寄生電容、電路板走 線雜散電容、電流流經(jīng)的有源器件的對地電容、電流輸出線纜分布電容中的任意一種。所述具備負電容特性-C.的補償電路為具有負電容特性的元器件或模塊；例如由運算放大器及與該運算放大器相連的電容及電阻構成的補償電路；或者由運算放大器及與該運算放大器相連的電容及數(shù)字可調電位器構成的補償電路。以上述硬件系統(tǒng)為基礎，本發(fā)明提供的上述應用系統(tǒng)的實現(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載；(2)設位于電流源輸出通道上的所有電容為綜合對地電容Cs，在該綜合對地電容Cs兩端并聯(lián)具備負電容特性-C.的補償電路，則綜合對地電容Cs與補償電路的等效并聯(lián)電容為=C^=Cs-Cram ；(3)調整補償電路參數(shù)，使補償電路與綜合對地電容Cs的等效并聯(lián)電容中的Cs=Ccom,即二者的等效并聯(lián)電容為=Cmj=Cs-Ccot=O,從而使工作狀態(tài)下綜合對地電容Cs與補償電路的等效并聯(lián)電容無窮小，而由此出現(xiàn)的分流則無窮??；(4)打開電流源，使電流源通過電流源輸出通道為負載注入電流。具體地說，在上述方法中，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一種。所述綜合對地電容Cs至少為電子元件寄生電容、電路板走線雜散電容、電流流經(jīng)的有源器件的對地電容、電流輸出線纜分布電容中的任意一種。所述具備負電容特性-C■的補償電路為具有負電容特性的元器件或模塊；例如由運算放大器及與該運算放大器相連的電容及電阻構成的補償電路；或者由運算放大器及與該運算放大器相連的電容及數(shù)字可調電位器構成的補償電路。與現(xiàn)有技術相比，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)一個具有負電容特性-Ccot的補償電路，使其與電流源輸出通道上的綜合對地電容Cs并聯(lián)，通過使二者的等效并聯(lián)電容Ceq=Cs-Ccoffl=O,從而使工作狀態(tài)下綜合對地電容Cs與補償電路的等效并聯(lián)電容無窮小，進而大大降低了綜合對地電容Cs對負載的分流效應的影響，降低了綜合對地電容Cs在寬頻率范圍內對電流源輸出電流的影響，使得進入成像目標體的電流偏差大大減小，從而避免了數(shù)據(jù)丟失,確保了成像質量。2.本發(fā)明中具有負電容特性-C.的補償電路有多種設計方式，且可以放置在電流源輸出通路的任何位置上，使用時可以根據(jù)實際情況靈活選用及布置，如此便為電路設計與線路布局提供了十分靈活的調整空間，進而大大降低了設計難度，最終達到了降低系統(tǒng)設計成本的目的。3.本發(fā)明根據(jù)電流輸出通道綜合對地電容Cs的測量結果，巧妙地設計了具備負電容特性的補償電路進行補償，不僅補償方法十分簡單，而且使用該補償方法可以極大的削弱電流源輸出通道綜合對地電容Cs的負面影響，具有十分顯著的成效。4.本發(fā)明還可以通過電流檢測反饋環(huán)節(jié)對補償結果進行動態(tài)評估，并可根據(jù)評估結果對補償精度進行優(yōu)化，從而為后續(xù)的技術擴展提供了實現(xiàn)基礎，進一步提高了應用前景和應用價值。5.本發(fā)明可以采用多個電流源并聯(lián)工作；也可以通過選擇開關選擇其中一個或多個進行工作，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。6.本發(fā)明具有頻率相關性小的特性，可以對較寬頻率內的交流信號進行有效補償；同時，還具有波形形態(tài)相關性小的特性，可以對任意形態(tài)的交流信號進行有效補償；如·此便更進一步地提高了本發(fā)明的應用范圍和應用前景，更進一步地提高了本發(fā)明的實用價值。


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-實施例I的電路示意圖。圖3為本發(fā)明-實施例2的電路示意圖。圖4為本發(fā)明-實施例3的電路示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。實施例I如圖1、2所示，應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(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載，該電流源輸出通道上具有與該負載相并聯(lián)的綜合對地電容Cs，所述綜合對地電容Cs還并聯(lián)有用于降低理想輸出電流注入成像目標體的偏差的具備負電容特性-Ccom的補償電路，且該綜合對地電容Cs與補償電路的等效并聯(lián)電容為Ceq — Cs_Gcom。其中，電流源輸出通道為電流輸出線纜；具備負電容特性-C.的補償電路直接選擇具有負電容特性的元器件；綜合對地電容Cs為電子元件寄生電容、電路板走線雜散電容、電流流經(jīng)的有源器件的對地電容、電流輸出線纜分布電容之和。由于電流輸出通道的綜合對地電容Cs并聯(lián)在負載上,會形成對負載電流的分流，以至于影響數(shù)據(jù)采集的結果以及成像的質量，為解決該問題，本實施例以上述硬件結構為基礎，采用下列方法來進行補償供流首先，通過電流源輸出通道連通電流源與負載；并在綜合對地電容Cs兩端并聯(lián)具備負電容特性-c_的補償電路，則綜合對地電容Cs與補償電路的等效并聯(lián)電容為
P =P -P .
^eq-^com 然后，調整補償電路參數(shù)，令CS=C_，即二者的等效并聯(lián)電容為
權利要求
1.應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(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載，該電流源輸出通道上具有與該負載相并聯(lián)的綜合對地電容cs，其特征在于，所述綜合對地電容Cs還并聯(lián)有用于降低理想輸出電流注入成像目標體的偏差的具備負電容特性-C.的補償電路，且該綜合對地電容Cs與補償電路的等效并聯(lián)電容為r =r -c^eq^com°
2.根據(jù)權利要求I所述的應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(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。
3.根據(jù)權利要求2所述的應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合對地電容Cs至少為電子元件寄生電容、電路板走線雜散電容、電流流經(jīng)的有源器件的對地電容、電流輸出線纜分布電容中的任意一種。
4.根據(jù)權利要求3所述的應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(tǒng)，其特征在于，所述具備負電容特性-c_的補償電路為具有負電容特性的元器件或模塊。
5.應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(tǒng)的實現(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載； (2)設位于電流源輸出通道上的所有電容為綜合對地電容Cs，在該綜合對地電容Cs兩端并聯(lián)具備負電容特性-Ccom的補償電路，則綜合對地電容Cs與補償電路的等效并聯(lián)電容為Ceq=CS_CCOm ; (3)調整補償電路參數(shù)，使補償電路與綜合對地電容Cs的等效并聯(lián)電容中的Cs=Crani,即二者的等效并聯(lián)電容為=C^=Cs-Ccot=O,從而使工作狀態(tài)下綜合對地電容Cs與補償電路的等效并聯(lián)電容無窮小，而由此出現(xiàn)的分流則無窮小； (4 )打開電流源，使電流源通過電流源輸出通道為負載注入電流。
6.根據(jù)權利要求5所述的應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(tǒng)的實現(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。
7.根據(jù)權利要求6所述的應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述綜合對地電容Cs至少為電子元件寄生電容、電路板走線雜散電容、電流流經(jīng)的有源器件的對地電容、電流輸出線纜分布電容中的任意一種。
8.根據(jù)權利要求7所述的應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述具備負電容特性-c_的補償電路為具有負電容特性的元器件或模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用于多頻電阻抗斷層成像的電流源應用系統(tǒng)及其實現(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載，該電流源輸出通道上具有與該負載相并聯(lián)的綜合對地電容CS，所述綜合對地電容CS還并聯(lián)有用于降低理想輸出電流注入成像目標體的偏差的具備負電容特性-Ccom的補償電路，且該綜合對地電容CS與補償電路的等效并聯(lián)電容為Ceq＝Cs-Ccom。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中存在的交流恒流源的電流輸出通道上存在的對地電容使得注入成像目標體的電流與交流恒流源的理想輸出電流有一定偏差，容易隨著負載阻抗的變化產生非線性變化，進而引起成像目標體上電壓分布與理想狀態(tài)產生偏差，最終導致采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)失真，甚至造成成像失敗的問題。
文檔編號A61B5/053GK102697500SQ20121018895
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權日2012年6月8日
發(fā)明者余華章, 向飛, 徐現(xiàn)紅, 戴濤, 蒲洋 申請人:思瀾科技(成都)有限公司