EIT系统硬件电路研究及设计(3)
EIT成套系统不像现有的医疗成像器械——需要占据很大的空间，每次都需要推病人去固定放置器械的医疗地点，对及时救治有一定程度的延误性；EIT成套系统体积小，易于携带，成本低，可常备于急救车和急诊室内，并且由于文护资金相对较低，更有利于村镇医疗事业的推广和诊疗技术的提升。
综上，EIT技术具有如下的特点：成本低廉；便携性高；无创口；无辐射副作用；重复次数不设限；可对病理进行长期的监测；对一些组织病变初期的体征变化，如体液或气体的成分和含量，肺部气体交换，血液流向等具有敏锐性；这些是现有的成像技术所不能替代的，因此被肺部，肠胃，心脏，脑等各医学领域的专家学者在疾病普查预防等辅助诊断领域所看好。
与此同时，EIT技术，在管道工业，地球物理探测，流体混合过程的监测等领域也有良好的使用前景。
EIT目前技术有着成像速度慢，精度低，分辨力差的问题。
电激励时的电极数目决定了电响应的信息量，所以信息量的大小受到了电极数目制约。在此基础上，部分电极所获得的信息受接触阻抗影响，实际可用测量数将会大大较少；导致重构时的空间分辨率无法和CT相比拟。如若增加电极数目来增大信息量，会导致运算量随之增多，成像速度下降，并且电极个数也不可能盲目的无止境增加。
EIT技术有病态性--生物体中的敏感场传播的方向不是线性的，即“软场”效应，使得测量精度一直有限。目前的技术而言，生理性的阻抗变化最大程度上只能导致测量电压10%的变化，也就意系统对硬件精度要在0.1%左右[6]；同时，生物阻抗的虚部和实部一样隐藏着丰富的生理，病理信息，但虚部信号约为实部信号的十分之一，检测系统中的各种噪声使得提取困难。可以通过增加激励源频率来增强虚部信号，但是对于相应的硬件电路要求MHz以上的激励源，对提取后的信息放大，解调，采样的设计增大了难度；大部分的EIT系统在讨论正，逆问题时，将实际情况中的三文条件简化为二文，这样的近似简化带来无法避免的模型误差。就整个EIT硬件系统而言，目前算法的处理速度和体积大小无法满足人们对于EIT系统能够便携的诉求。
如何满足人们对于EIT系统精度，分辨力还有快速成像的要求，是当今EIT系统推广于临床应用的障碍。
1.3论文的研究内容与结构
本论文主要研究EIT硬件系统的构成以及着重阐述了数字化正交解调方法的设计。基于FPGA平台进行模块设计，以获得稳定的含有非均匀采样技术的正交解调系统。
本论文主要构成如下：
第一章 绪论，主要描述了EIT技术的研究历程及现状，包括EIT应用领域的发展和现状，当前技术的研究分支，影响临床推广的三个难点。
第二章 电阻抗成像技术原理，主要论述了电阻抗成像的医学基础（三元件模型，Cole-Cole模型以及Schwan频散理论）；陈述了电阻抗成像技术的数学物理基础，利用Maxwell方程建立数学模型；粗略阐述了正逆问题及其重构算法。
第三章EIT系统的构成，本章主要阐述了EIT硬件系统的设计，对各个模块（电极系统，恒流源，电极开关阵列，数据预处理模块以及控制模块和数据的传输）的硬件实现提供了思路。
第四章 正交解调方法的研究。阐述了正交解调的理论依据以及与传统解调之间的差异。构建DDS信号源来产生解调所需的同频正余弦信号，利用QuartusII软件，搭建了基于FPGA的数字正交解调模块。提出了适用于基于FPGA的正交解调技术的非均匀采样技术，在系统仿真中获得了被测信号的幅度和相位信息。