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近日，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授杜江峰領(lǐng)導(dǎo)的中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在醫(yī)學(xué)電阻抗成像領(lǐng)域取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種精準(zhǔn)、高效且穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)醫(yī)學(xué)電阻抗圖像重構(gòu)方法，成功獲得了動(dòng)物血胸、氣胸狀態(tài)下高分辨電阻抗圖像。相關(guān)研究成果以A Parametric Level Set based Approach to Difference Imaging in Electrical Impedance Tomography 為題，發(fā)表在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域期刊IEEE Transactions on Medical Imaging (TMI)上。

電阻抗成像技術(shù)是利用生物組織與器官的電特性及其變化規(guī)律提取與人體生理、病理狀態(tài)相關(guān)的生物醫(yī)學(xué)信息的成像技術(shù)。該技術(shù)的基本測(cè)量方式是通過體表電極陣列向檢測(cè)對(duì)象施加安全的電激勵(lì)（電流或電壓），在體表測(cè)量響應(yīng)電學(xué)信號(hào)，由所測(cè)信號(hào)重構(gòu)出人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能電特性圖像。由于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(xué)信息，而且能夠反映出組織和器官電特性相應(yīng)的生理、病理狀態(tài)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(jià)值。

電阻抗成像技術(shù)具有無損、無創(chuàng)、無輻射、低成本、操作簡(jiǎn)單、功能信息豐富等優(yōu)點(diǎn)，但電阻抗圖像重構(gòu)本身是一個(gè)嚴(yán)重病態(tài)的非線性逆問題，傳統(tǒng)方法重構(gòu)出來的圖像空間分辨率和對(duì)比度較差。在硬件采集系統(tǒng)滿足一定測(cè)量精度的前提下，引入有效的圖像重構(gòu)算法對(duì)于高精度、高分辨率的電阻抗成像研究至關(guān)重要。因此，如何提高重構(gòu)圖像的分辨率，改進(jìn)重構(gòu)算法的穩(wěn)定性，以及加快重構(gòu)速度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像成為當(dāng)前電阻抗技術(shù)研究極具挑戰(zhàn)性的問題。

杜江峰團(tuán)隊(duì)基于形狀先驗(yàn)信息開發(fā)出一種高分辨、高對(duì)比度的動(dòng)態(tài)電阻抗圖像重建算法，成功實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)、高效且穩(wěn)定的動(dòng)物血胸、氣胸狀態(tài)下電阻抗圖像重建。該算法具備失真小、速度快、對(duì)比度高、魯棒性強(qiáng)、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。這一研究成果為開展臨床醫(yī)學(xué)精準(zhǔn)、高效且穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)電阻抗成像奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有望加速推進(jìn)電阻抗成像技術(shù)的臨床應(yīng)用發(fā)展。

該工作是中國(guó)科大在發(fā)展“科大新醫(yī)學(xué)”時(shí)期多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域交叉合作的成果，也是繼中國(guó)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員劉東，通訊作者為杜江峰。該項(xiàng)研究得到科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院和安徽省的資助。