基于无单元法的EIT正问题在组织血肿检测中的研究

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电阻抗成像技术是一种功能成像技术,它利用人体阻抗所携带的丰富的生理和病理信息,对人体心血管、肺、胃部等器官进行动态连续的图像观察,具有潜在的临床应用前景。准确求解EIT正问题是图像重构的基础。由于无单元法只需要节点信息,无需单元信息,适用于人体微小病变目标仿真建模,因此本文利用无单元法取代有限元法计算EIT正问题,期望在模拟检测人体脾脏发生血肿时的电阻抗变化过程中取得更高精度。本文首先通过分析几种典型无单元法的特点,选择了无单元Galerkin法进行EIT正问题的数值计算。然后,通过对各种类型权函数的分析,选定了形式简单的四次样条函数作为权函数,在保证精确度的前提下无需再人为确定变量信息。根据权函数影响域的特点和CPU的计算时长确定了影响半径中的可调系数?的值,保证了求解精度和速度。同时,对强加边界条件的处理和数值积分方案的选取也都在方程正定的前提下尽可能的提高了计算的精确度。在理论分析的基础上,建立人体脾脏血肿模型,进行仿真实验,得到准确度高的结果,并与有限元法的结果进行比较。最后,利用传统反投影法和节点反投影法进行逆问题求解,通过量化评价指标,分析发现采用无单元Galerkin法所得到的结果相对于有限元法而言病灶边缘变得更加平滑、完整,重建图像包含更多的信息量。结果表明,在处理微小目标的情况下,采用无单元法计算EIT正问题可以取得比有限元法更为理想的结果。
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