25965

بازيابي مكان يك جسم باروش توموگرافي امپدانس الكتريكي با استفاده از منابع جريان DC

كارشناسي ارشد

مهندسي برق مخابرات - گرايش ميدان و امواج

1400

1400/10/14

دكتر خلج اميرحسيني

مهندسي برق

روش مقطع نگاري الكتريكي روشي غيرتهاجمي و پركاربرد در حوزه بازيابي اجسام ، جايگزين مناسبي براي روشهاي سنتي تصوير برداري مانند CT ، MRI و ... مي باشد. اين روش داراي كاربردهاي متنوعي در حوزه هاي پزشكي ، مطالعات زمين شناسي و دستگاههاي صنعتي مي باشد. در اين روش با دو مسئله مستقيم و معكوس مواجه هستيم و هدف كلي بازيابي مكان ناهنجاري ها و اجسامي است كه از موقعيت مكاني آنها اطلاعي نداريم. عمدتاً در روش توموگرافي امپدانس دو رويكرد وجود دارد يكي توموگرافي بصورت DC است كه با استفاده از منابع جريان ثابت و تحريك آنها و سپس اندازه گيري ولتاژ مرزها بازيابي اجسام صورت مي گيرد. پارامتر مهم در اين روش ضريب هدايت الكتريكي (رسانايي ويژه) است و در حالت ديگر آنتن هاي فرستنده جايگزين منابع جريان DC مي شوند و آنتهاي گيرنده بصورت دريافت كننده هستند و پارامترهاي مهم ضريب هدايت الكتريكي (رسانايي ويژه) و ثابت دي الكتريك يك جسم يا بافتهاي موجود بدن در سطح مقطع مورد نظر مي باشند. در اين پروژه روش DC استفاده شده و بكار مي رود. متدهاي متنوعي براي حل اين دو مسئله وجود دارد كه در همگي آنها مقدار رسانايي ويژه در تمام سطح مقطع مورد نظر تخمين زده مي شود و با روشهاي بهينه سازي محاسبه مي شود اما در اين پروژه روش متفاوت است. مي توان گفت در تمامي كاربردهاي روش توموگرافي امپدانس ، از نوع و محتواي جسم اطلاعات نسبي داريم مثلاً مي دانيم محتويات در سطح مقطع مچ دست عبارتند از : استخوان ، خون ، رگ ، ... اما از محل دقيق آنها اطلاعات دقيقي نداريم و بدنبال مكان آنها هستيم تا بتوانيم اختلال را شناسايي كنيم. بهمين دليل اگر مرز قرار گيري يك جسم با ساير اجسام درون يك سطح مقطع مشخص شود ، مي توان تمامي ناهنجاري هاي موجود در آن سطح مقطع را بازيابي نمود. در اين روش نوع جسم اهميتي ندارد بدنبال محاسبه رسانايي ويژه براي تمام نقاط مش بندي نيستيم و صرفاً بدنبال مشخص كردن محل ، مرز و محدوده قرارگيري اجسام مي باشيم كه اطلاعات بسيار مفيد و مهمي را مي توان از آن استخراج نمود و در تشخيص ها از آن بهره جست. مي توان گفت ايده موجود در هيچ يك از منابع و مقالات وجود ندارد. در تمامي مقالات و دستگاه هاي موجود با استفاده از روشهاي بهينه سازي ، مسئله معكوس (بازيابي اطلاعات از ولتاژ مرزها ) بررسي و حل مي شود. اما در اين روش مسئله معكوس بسيار ساده و تحليلي بدست مي آيد و نتايج بسيار خوبي نيز دارد. در اين پروژه با استفاده از روابط الكترومغناطيس و روشي ابداعي به نام اسكن تك نقطه اي ، مسئله معكوس را حل مي كنيم. اين روش براي تك جسم نتايج قابل قبولي را بهمراه داشته اما خطاي آن براي دو جسم نزديك بهم كمي زياد است. اين روش براي بازيابي اجسام عايقي و همچنين فلزي كاربرد داشته و يكي از مزيتهاي آن يكتايي نتيجه بدست آمده مي باشد. در اين پروژه به جهت بررسي نقاط ضعف و قوت اين روش ، 18 تست با حالتهاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. روش مقطع نگاري الكتريكي روشي غيرتهاجمي و پركاربرد در حوزه بازيابي اجسام ، جايگزين مناسبي براي روشهاي سنتي تصوير برداري مانند CT ، MRI و ... مي باشد. اين روش داراي كاربردهاي متنوعي در حوزه هاي پزشكي ، مطالعات زمين شناسي و دستگاههاي صنعتي مي باشد. در اين روش با دو مسئله مستقيم و معكوس مواجه هستيم و هدف كلي بازيابي مكان ناهنجاري ها و اجسامي است كه از موقعيت مكاني آنها اطلاعي نداريم. عمدتاً در روش توموگرافي امپدانس دو رويكرد وجود دارد يكي توموگرافي بصورت DC است كه با استفاده از منابع جريان ثابت و تحريك آنها و سپس اندازه گيري ولتاژ مرزها بازيابي اجسام صورت مي گيرد. پارامتر مهم در اين روش ضريب هدايت الكتريكي (رسانايي ويژه) است و در حالت ديگر آنتن هاي فرستنده جايگزين منابع جريان DC مي شوند و آنتهاي گيرنده بصورت دريافت كننده هستند و پارامترهاي مهم ضريب هدايت الكتريكي (رسانايي ويژه) و ثابت دي الكتريك يك جسم يا بافتهاي موجود بدن در سطح مقطع مورد نظر مي باشند. در اين پروژه روش DC استفاده شده و بكار مي رود. متدهاي متنوعي براي حل اين دو مسئله وجود دارد كه در همگي آنها مقدار رسانايي ويژه در تمام سطح مقطع مورد نظر تخمين زده مي شود و با روشهاي بهينه سازي محاسبه مي شود اما در اين پروژه روش متفاوت است. مي توان گفت در تمامي كاربردهاي روش توموگرافي امپدانس ، از نوع و محتواي جسم اطلاعات نسبي داريم مثلاً مي دانيم محتويات در سطح مقطع مچ دست عبارتند از : استخوان ، خون ، رگ ، ... اما از محل دقيق آنها اطلاعات دقيقي نداريم و بدنبال مكان آنها هستيم تا بتوانيم اختلال را شناسايي كنيم. بهمين دليل اگر مرز قرار گيري يك جسم با ساير اجسام درون يك سطح مقطع مشخص شود ، مي توان تمامي ناهنجاري هاي موجود در آن سطح مقطع را بازيابي نمود. در اين روش نوع جسم اهميتي ندارد بدنبال محاسبه رسانايي ويژه براي تمام نقاط مش بندي نيستيم و صرفاً بدنبال مشخص كردن محل ، مرز و محدوده قرارگيري اجسام مي باشيم كه اطلاعات بسيار مفيد و مهمي را مي توان از آن استخراج نمود و در تشخيص ها از آن بهره جست. مي توان گفت ايده موجود در هيچ يك از منابع و مقالات وجود ندارد. در تمامي مقالات و دستگاه هاي موجود با استفاده از روشهاي بهينه سازي ، مسئله معكوس (بازيابي اطلاعات از ولتاژ مرزها ) بررسي و حل مي شود. اما در اين روش مسئله معكوس بسيار ساده و تحليلي بدست مي آيد و نتايج بسيار خوبي نيز دارد. در اين پروژه با استفاده از روابط الكترومغناطيس و روشي ابداعي به نام اسكن تك نقطه اي ، مسئله معكوس را حل مي كنيم. اين روش براي تك جسم نتايج قابل قبولي را بهمراه داشته اما خطاي آن براي دو جسم نزديك بهم كمي زياد است. اين روش براي بازيابي اجسام عايقي و همچنين فلزي كاربرد داشته و يكي از مزيتهاي آن يكتايي نتيجه بدست آمده مي باشد. در اين پروژه به جهت بررسي نقاط ضعف و قوت اين روش ، 18 تست با حالتهاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است.

1400/11/04

Reconstruction of Single-Anomaly with Electrical Impedance Tomography

1/4/2023 12:00:00 AM

Electrical impedance tomography (EIT) is a noninvasive type of medical imaging in which the electrical conductivity, permittivity, and impedance of a part of the body is inferred from surface electrode measurements and used to form a tomographic image of that part. Electrical conductivity varies considerably among various biological tissues (absolute EIT) or the movement of fluids and gases within tissues (difference EIT). The majority of EIT systems apply small alternating currents at a single frequency, however, some EIT systems use multiple frequencies to better differentiate between normal and suspected abnormal tissue within the same organ (multifrequency-EIT or electrical impedance spectroscopy).

مقطع نگاري , توموگرافي امپدانس الكتريكي

امپدانس الكتريكي