基于电磁波传播速度的生物组织电磁参数成像装置及方法

摘要

基于电磁波传播速度的生物组织电磁参数成像装置及方法，属于生物组织电磁参数成像领域。该装置包括电磁波发射线圈、电磁波接收线圈、U形臂、载物台、电机单元、电机驱动单元、控制单元和开放式振荡电路；该方法包括：装置初始化；测量生物组织的电磁波传播时间；FPGA通过单片机将生物组织的电磁波传播时间实时上传至终端计算机，终端计算机根据电磁波发射线圈与电磁波接收线圈间的距离，利用速度公式计算生物组织各个位置的电磁波传播速度；采用正则化高斯牛顿重建算法(NOSER)对生物组织进行图像重建，得到生物组织的重建图像；本发明为医学研究和临床提供了一种全新的、简便的、有效的检测手段；相较于传统的医学成像设备具有成本低廉、无辐射的特点。

主权项

一种基于电磁波传播速度的生物组织电磁参数成像装置，其特征在于：包括：电磁波发射线圈、电磁波接收线圈、U形臂、载物台、电机单元、电机驱动单元、控制单元和开放式振荡电路；所述控制单元主要由FPGA、单片机和终端计算机构成；所述单片机与FPGA互连，单片机同时还与终端计算机互连；所述开放式振荡电路用于通过反复振荡对电磁波在生物组织中传播的时间进行累积，其包括：单稳态触发控制电路、激励信号发射电路、信号调理电路、AGC‑整形电路、延时电路和计时电路；所述单稳态触发控制电路与FPGA互连，同时单稳态触发控制电路的一个输入端连接延时电路的一个输出端，单稳态触发控制电路的一个输出端连接激励信号发射电路的输入端，单稳态触发控制电路的另一个输出端连接计时电路的一个输入端；所述激励信号发射电路的输出端连接电磁波发射线圈，同时激励信号发射电路通过数据总线连接FPGA，单向接收FPGA发送的数据；所述计时电路的另一个输入端连接延时电路的另一个输出端，同时计时电路还与FPGA互连；所述延时电路的输入端连接AGC‑整形电路的输出端；所述AGC‑整形电路的输入端连接信号调理电路的输出端；所述信号调理电路的输入端连接电磁波接收线圈；所述电磁波发射线圈用于在激励信号发射电路的驱动下产生能够穿过生物组织的电磁波；所述电磁波接收线圈用于接收穿过生物组织的电磁波；所述电磁波发射线圈、电磁波接收线圈分别固定在U形臂的两臂上，且电磁波发射线圈与电磁波接收线圈的轴线在同一水平线上；所述载物台用于放置待测生物组织，置于U形臂的内腔中，且与U形臂的两臂之间留有相应的间隙；所述电机单元用于驱动U形臂进行平移运动及载物台进行旋转运动，其包括：平移步进电机用于驱动U形臂进行平移运动；旋转步进电机用于驱动载物台进行旋转运动；所述电机驱动单元用于驱动电机单元中电机的运行，其包括：平移步进电机驱动电路为所述平移步进电机的驱动电路，用于驱动平移步进电机的平移运行；旋转步进电机驱动电路为所述旋转步进电机的驱动电路，用于驱动旋转步进电机的旋转运行；U形臂与平移步进电机的输出轴端相连接，所述平移步进电机的电源接入端连接平移步进电机驱动电路的输出端，所述平移步进电机驱动电路的输入端通过控制总线连接FPGA，接收FPGA发送的控制命令信号；所述载物台与旋转步进电机输出轴端相连接；所述旋转步进电机的电源接入端连接旋转步进电机驱动电路的输出端，所述旋转步进电机驱动电路的输入端通过控制总线连接FPGA，接收FPGA发送的控制命令信号；所述的终端计算机内还设置有生物组织电磁参数图像重建模块，用于对生物组织进行图像重建，得到生物组织的重建图像。