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Sciospec生物断层成像设备介绍

时间:2022-03-15 点击次数:540

Sciospec生物断层成像设备介绍

一、引言

近年来生物医学成像技术得到长足发展。其中,电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography, EIT)是一种新颖的生物成像技术,基本原理是通过给生物组织施加安全电流(小于 5mA),在生物组织内形成电流场,测量物体表面的电压,分析电磁场在体内的响应,最后重构物体内部的电导率分布图像。


EIT技术自诞生以来,便被视为临床医学中重要的辅助成像工具,尤其是在的生物的监测中,该技术目前已经发展到了与临床应用十分接近的阶段。EIT的无创、无辐she、便携、可进行功能性成像等优点使其广泛应用于医学、地质勘探等成像领域。近期,国内外很多大型研究机构已经将EIT技术应用于监测呼吸ji诱发或伴随机械损伤的相关研究中。因此,利用 EIT技术在生物组织的相关研究中变得尤为重要。而且,在与X-CT、核磁共振成像、超声波成像的对比中,EIT成像成本低廉、操作简单以及对人体几乎没有损失,得到了众多研究者的青睐。


成像技术
成像特点清晰度成本简易性人体损伤性
X-CT解剖成像清晰昂贵复杂损伤
核磁共振成像解剖成像与功能性成像清晰昂贵复杂损伤
超声波成像解剖成像与功能性成像清晰适中简便轻微
EIT功能性成像模糊低廉便捷轻微

表 1-1 对各种医学成像技术进行对比


二、EIT 系统的组成

EIT 系统主要由硬件平台以及软件成像算法构成,硬件平台主要负责数据测量,在正弦信号的激励下,从表面获取信号并解调出能反应生物组织电导率分布的数值,后期在软件重构成像算法中得到图像。


图1-1 EIT的简要测量模型



上海昊量光电设备有限公司代理的德国Sciospec公司的EIT设备,为国内外科研院所提供了多种类型的设备,包括单通道、多通道的EIS设备和不同电极的EIT设备。我们的EIT设备的特点如下:我们的EIT设备以16电极为主,可以实现32、64、128以及256电极的测试,且是独立通道。测试时间快,实时传输帧率最高可达100fps,精度达到±100ppm。设备测试范围在100Hz 到1MHz,测试精度可以达到±100ppm (at 25°C),电流范围可以控制在100nA到10mA,控制精度达到2.81μA。此EIT设备还有医疗级IsoIOport隔离同步模块,医疗级隔离IO接口,医疗级电源和医疗级等各种隔离保护的能力,来保障使用者安全使用。


设备详细参数如下:

激励和测试频率

频率范围100Hz 到1MHz
分辨率

40µHz @ 10kHz

2mHz @ 10kHz < f<500kHz

220mHz @ f>500kH

绝对精度±100ppm (at 25°C)
温漂±10ppm
长期稳定性

±5ppm first year


激励电流

电流范围100nA到10mA
分辨率2.81μA
最大连续输出电流50mA
规范电压±11V


测量时间

帧率0.1-100fps
绝对时间精度±100ppm
帧到帧抖动±200ns


频率扫描设置

扫描类型线性,对数,列表
扫描点1-128


注入/激励模式扫描设置

模式数量1-256
注入切换延迟600μs(默认)

表 1-2



三、EIT的使用方法展示

图1 设备前后面板,测试通道16*2



图2 实验过程,水缸以及插在水缸上的16个电极,可以支持32个通道

图2为现场测试,在我们连接好设备,打开软件,做好校准后,就可以用Sciospec设备来测试生物的电阻抗,结果会以成像的形式展现给我们,从而更直观的将生物体内与电阻抗有关的特性(比如说病变)体现出来。以下展示利用EIT设备测试不同物体的表现。



图3 实验数据界面展示



图4 在水缸中测量橘子实时阻抗图像展示

红色的部分勾勒出物体的大致形态,且红色部分会随着物体的变化而不断移动位置,这个变化的快慢取决于采集图像帧的速度。设备的通道数越多,成像的清晰度就会越高。



图5 特别设计的EIT芯片,用于微流控测试



图6 利用EIT芯片测试物体实时图像



四、总结

电阻抗断层成像技术相对其它的成像技术,具有自身的优势。在未来的生物成像领域研究中定会发挥巨大的作用。Sciospec公司提供商用化的EIT设备,设备性能优越,是研究者提供实验的高效武qi,同时设备类型多种多样,针对不同客户的需求提供OEM定制品。上海昊量光电作为Sciospec在中国的代理,愿为科研工作者提供优质的服务。



您可以通过我们昊量光电的网站了解更多的产品信息,我们将竭诚为您服务。



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