Макет электроимпедансного томографа

Внедрение: 2015 г.

Специалистами из Южно-Российского государственного политехнического университета им. М.И. Платова был создан экспериментальный макет электроимпедансного томографа с применением преобразователя E14‑140‑МD [1].

Изучалась возможность коррекции положения электродов при исследовании внутренней структуры проводящего объекта методом электроимпедансной томографии по результатам измерения импеданса между электродами. Коррекция положения электродов позволяет избежать ошибок реконструкции из-за несоответствия испытуемого объекта и его математической модели для алгоритма реконструкции.

Структурная схема экспериментального стенда и внешний вид макета приведены на рисунках 1 и 2. Макет позволяет по заданному алгоритму подключать источник тока к различным электродам на поверхности исследуемого объекта, управлять формой, частотой и амплитудой инжектируемого тока, измерять потенциалы на электродах, обрабатывать результаты измерения и сохранять полученную информацию в текстовый файл. Программное обеспечение создавалось в среде LabVIEW.
 

Рисунок. 1. Структурная схема экспериментального стенда: ИТ – источник тока; ОУ – операционный усилитель; К – коммутатор; МК – микроконтроллер; ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь; АЦП – аналого‑цифровой преобразователь E14‑140‑МD; ПК – персональный компьютер; ИО – испытуемый объект.

Рисунок. 2. Внешний вид макета.

Из результатов измерения выделены значения потенциала на инжектирующих электродах, измерены расстояния между центрами электродов. Полученные данные нормированы и сопоставлены (рисунок 3). Получены экспериментальные данные на объектах с равномерным и неравномерным распределением электродов.

Рисунок 3. Нормированные значения расстояния между электродами (показано красным) и разности потенциалов (показано синим).

Предложен метод коррекции положения электродов по результатам измерения импеданса для электроимпедансной томографии. Показаны результаты работы программы реконструкции и визуализации распределения проводимости на основе полученных данных.

Рисунок 4. Визуализация распределения импеданса в исследуемом объекте на основе полученных выборок.

Как видно из рисунка 4, реконструкция на основе измерений со значительным отклонением расстояний между центрами электродов (слева) имеет артефакты и неоднородности в сравнении с реконструкцией на основе измерений с минимальным отклонением расстояний между центрами электродов (справа). На рисунке 4 области с высокой проводимостью соответствует красный цвет, с более низкой – синий. Таким образом, корректировка положения электродов по результатам измерения импеданса будет положительно влиять на результат реконструкции.

Работы выполнялись в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК 4856.2015.8.

Источник:
Кучер А.И., Алексанян Г.К., Кревченко Ю.Р., Нескребин Д.Г., Попов И.А. Метод коррекции положения электродов по результатам измерения импеданса для электроимпедансной томографии // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 12. – С. 919–923.

Разработчик: Кучер А.И., Алексанян Г.К., Кревченко Ю.Р., Нескребин Д.Г., Попов И.А. (Южно-Российский гос. политехнический университет (НПИ)