基于矩阵分解的三维动态电阻抗断层成像方法

摘要

针对医学诊断成像和监测领域中运动目标在三维空间中的实时跟踪问题，基于电阻抗断层成像（EIT）技术，提出了一种矩阵分解的三维重建算法（3D-LS），通过同时考虑时间连续性和空间结构信息，有效分离三维电阻抗图像中的动态分量和背景分量。以小球运动为例，采用多线电极构建三维动态EIT模型并进行仿真和实验验证。结果表明：3D-LS算法重建的图像具有更好的三维结构连续性和更均匀的电导率分布；与传统成像算法相比，在小球沿X轴运动案例仿真中，仿真重建图像相对误差（RE）平均降低了28.9%，结构相似度（SSIM）平均提高了22.4%，在沿Y轴运动案例中，仿真重建图像RE平均降低了36.9%,SSIM平均提高了44.0%；实验重建图像RE平均降低了19.9%,SSIM平均提高了23.2%。仿真和实验结果均证实了该方法在三维动态EIT重建领域具有重要的应用价值。

关键词

电阻抗断层成像 / 矩阵分解算法 / 逆问题 / 运动目标重建