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中国科大在医学电阻抗成像领域取得新进展

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。

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  结构解析与其非线性光学性质研究中取得进展

  的时空变化格局与成因

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  电阻抗成像技术是利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取与人体生理、病理状态相关的生物医学信息的成像技术。该技术的基本测量方式是通过体表电极阵列向检测对象施加安全的电激励(电流或电压),在体表测量响应电学信号,由所测信号重构出人体内部结构与功能电特性图像。由于人体不同组织和器官的电特性不同,这种电特性图像不仅包含了丰富的解剖学信息,而且能够反映出组织和器官电特性相应的生理、病理状态和功能信息,在研究人体组织与器官功能变化和疾病诊断方面有重要的临床价值。

  电阻抗成像技术具有无损、无创、无辐射、低成本、操作简单、功能信息丰富等优点,但电阻抗图像重构本身是一个严重病态的非线性逆问题,传统方法重构出来的图像空间分辨率和对比度较差。在硬件采集系统满足一定测量精度的前提下,引入有效的图像重构算法对于高精度、高分辨率的电阻抗成像研究至关重要。因此,如何提高重构图像的分辨率,改进重构算法的稳定性,以及加快重构速度实现实时成像成为当前电阻抗技术研究极具挑战性的问题。

  杜江峰团队基于形状先验信息开发出一种高分辨、高对比度的动态电阻抗图像重建算法,成功实现了精准、高效且稳定的动物血胸、气胸状态下电阻抗图像重建。该算法具备失真小、速度快、对比度高、鲁棒性强、稳定性好的特点。这一研究成果为开展临床医学精准、高效且稳定的动态电阻抗成像奠定了坚实的基础,有望加速推进电阻抗成像技术的临床应用发展。

  TMI文章的又一重要成果。论文第一作者是中科院微观磁共振重点实验室副研究员刘东,通讯作者为杜江峰。该项研究得到科技部、国家自然科学基金委、中科院和安徽省的资助。

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