Tytuł pozycji:
Electrical tomography system for innovative imaging and signal analysis
In this article, we describe the electrical tomography system for biomedical applications. Electrical tomography for pulmonology and heart monitoring is a non-invasive imaging method in which an unknown physical object is examined using electrical currents applied at the boundary. The internal conductivity distribution is recovered from the measured boundary voltage data. The numerical model of the lungs with heart is presented. The deterministic algorithms based on the SVD distribution and gradient techniques were analysed. The algorithms of electrical reconstruction of impedance tomography were tested. New results of the reconstruction of the numerically simulated phantom were presented. The calculations were made for the defined model by solving the inverse problem. The finite element method was used to solve the simple problem. The collection of tomographic data must be as fast as reliable to consider the possibility of real-time reconstruction. System architecture and prototype design for biomedical electrical tomography were also presented. The hardware solution was based on the FPGA chip. The system is a mobile solution that allows simultaneous recording of the electrical potential of cardiac function and lung ventilation.
W tym artykule opisujemy system tomografii elektrycznej do zastosowań biomedycznych. Tomografia elektryczna do monitorowania pulmonologii i serca jest nieinwazyjną metodą obrazowania, w której nieznany obiekt fizyczny jest badany za pomocą prądów elektrycznych stosowanych na granicy. Wewnętrzny rozkład przewodnictwa jest odzyskiwany ze zmierzonych danych napięcia granicznego. Przedstawiony został model numeryczny płuc o serca. Przeanalizowane zostały algorytmy deterministyczne oparte o rozkład SVD i techniki gradientowe. Zbadano algorytmy rekonstrukcji elektrycznej tomografii impedancyjnej. Przedstawiono nowe wyniki rekonstrukcji symulowanego numerycznie fantomu. Obliczenia wykonano dla zdefiniowanego modelu poprzez rozwiązanie zagadnienia odwrotnego. Do rozwiązania zagadnienia prostego zastosowano metodę elementów skończonych. Zbieranie danych tomograficznych musi być tak szybkie, jak niezawodne, aby uwzględnić możliwość rekonstrukcji w czasie rzeczywistym. Przedstawiona została również architektura systemu i projekt prototypów dla biomedycznej tomografii elektrycznej. Rozwiązanie hardware'owe oparto na układzie FPGA. System jest rozwiązaniem mobilnym, które umożliwia równoczesne rejestrowanie potencjału elektrycznego czynności serca i wentylację płuc.
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).
