中國科大在醫學電阻抗成像領域取得新進展

近日，中國科學院院士、中國科學技術大學教授杜江峰領導的中科院微觀磁共振重點實驗室在醫學電阻抗成像領域取得新進展。該團隊開發出一種精準、高效且穩定的動態醫學電阻抗圖像重構方法，成功獲得了動物血胸、氣胸狀態下高分辨電阻抗圖像。相關研究成果以A Parametric Level Set based Approach to Difference Imaging in Electrical Impedance Tomography為題，發表在醫學成像領域期刊IEEE Transactions on Medical Imaging(TMI)上。

電阻抗成像技術是利用生物組織與器官的電特性及其變化規律提取與人體生理、病理狀態相關的生物醫學信息的成像技術。該技術的基本測量方式是通過體表電極陣列向檢測對象施加安全的電激勵（電流或電壓），在體表測量響應電學信號，由所測信號重構出人體內部結構與功能電特性圖像。由於人體不同組織和器官的電特性不同，這種電特性圖像不僅包含了豐富的解剖學信息，而且能夠反映出組織和器官電特性相應的生理、病理狀態和功能信息，在研究人體組織與器官功能變化和疾病診斷方面有重要的臨床價值。

電阻抗成像技術具有無損、無創、無輻射、低成本、操作簡單、功能信息豐富等優點，但電阻抗圖像重構本身是一個嚴重病態的非線性逆問題，傳統方法重構出來的圖像空間解析度和對比度較差。在硬體採集系統滿足一定測量精度的前提下，引入有效的圖像重構演算法對於高精度、高解析度的電阻抗成像研究至關重要。因此，如何提高重構圖像的解析度，改進重構演算法的穩定性，以及加快重構速度實現實時成像成為當前電阻抗技術研究極具挑戰性的問題。

杜江峰團隊基於形狀先驗信息開發出一種高分辨、高對比度的動態電阻抗圖像重建演算法，成功實現了精準、高效且穩定的動物血胸、氣胸狀態下電阻抗圖像重建。該演算法具備失真小、速度快、對比度高、魯棒性強、穩定性好的特點。這一研究成果為開展臨床醫學精準、高效且穩定的動態電阻抗成像奠定了堅實的基礎，有望加速推進電阻抗成像技術的臨床應用發展。

該工作是中國科大在發展「科大新醫學」時期多個學科領域交叉合作的成果，也是繼中國科大首篇TMI文章的又一重要成果。論文第一作者是中科院微觀磁共振重點實驗室副研究員劉東，通訊作者為杜江峰。該項研究得到科技部、國家自然科學基金委、中科院和安徽省的資助。

來源：中國科學技術大學

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