中國科大實現高分辨電阻抗醫學成像

2020-12-05 央廣網

  本報合肥2月25日電 (記者孫振)記者從中國科學技術大學獲悉:該校杜江峰院士領導的中科院微觀磁共振重點實驗室在醫學電阻抗成像方面取得重要進展,他們利用參數化水平集方法實現了高分辨的電阻抗圖像重建。該成果發表在醫學成像領域國際頂級期刊《醫學影像》上。

  電阻抗成像技術是根據生物體內不同組織在不同功能狀態下具有不同電阻抗的原理,通過在生物體體表注入安全激勵電流,測量體表響應電壓,重建生物體內部的電阻抗分布,從而反映體內結構及功能的新型醫學成像技術。由於電阻抗成像具有功能成像的特點,而且對人體無害、使用方便、設備價格相對低廉,成為近年來國內外研究的熱點。但電阻抗重建圖像通常解析度較低且對模型誤差極為敏感,因此開發高效、穩定且具有高分辨能力的成像算法是電阻抗技術的關鍵和難點。

  杜江峰院士團隊通過利用近年來發展起來的參數化水平集方法及臨床醫學上現有信息,設計了新的電阻抗成像算法,成功實現高分辨的電阻抗圖像重建,並通過大量仿真實驗驗證了算法的有效性和可行性,結果表明該算法不僅具有高分辨圖像重建能力,而且對醫學電阻抗成像中普遍存在的模型誤差、參數優化設置方式等具有很好的穩定性。

  據介紹,該研究成果有望推動電阻抗成像技術向更為實用的應用方向發展,例如肺部臨床電阻抗成像等。

相關焦點

  • 中國科大在醫學電阻抗成像領域取得系列進展
    該團隊基於自主研發的圖像重構框架成功實現了無損醫學電阻抗圖像在多個不同成像方式下的高分辨重建。醫學影像在現代醫學中廣泛使用,對於疾病的臨床診斷和治療具有重要意義。無損醫學電阻抗成像技術作為新發展的影像技術,具備對人體無害、使用方便且設備價格相對低廉等核心優勢,已成為國內外研究熱點。然而,該成像技術在臨床醫學上受制於成像精度低、魯棒性差等因素未能獲得長足的進步,因此開發魯棒、高分辨能力的成像算法是電阻抗成像領域的前沿難題和核心技術。
  • 中國科大在醫學電阻抗成像領域取得系列重要進展
    中國科學技術大學杜江峰院士領導的中科院微觀磁共振重點實驗室在無損醫學電阻抗成像領域取得一系列重要進展。該團隊基於自主研發的圖像重構框架成功實現了無損醫學電阻抗圖像在多個不同成像方式下的高分辨重建。醫學影像在現代醫學中廣泛使用,對於疾病的臨床診斷和治療具有重要意義。無損醫學電阻抗成像技術作為新發展的影像技術,具備對人體無害、使用方便且設備價格相對低廉等核心優勢,已成為國內外研究熱點。然而,該成像技術在臨床醫學上受制於成像精度低、魯棒性差等因素未能獲得長足的進步,因此開發魯棒、高分辨能力的成像算法是電阻抗成像領域的前沿難題和核心技術。
  • 電阻抗成像系統的原理及設計
    摘要:介紹了電阻抗成像系統,該系統以PC機作為上位機,用來進行可視化控制、實時成像顯示操作。下位機採用高速單片機,控制電極選通、數據採集及預處理,並與PC機進行通訊;採用直接數字頻率合成(DDS)技術產生高精度激勵信號源,用相敏解調方法實現高質量數據獲取。實驗結果表明該系統能達到電阻抗成像(EIT)的性能要求。
  • 挑戰化學成像極限:中國科大實現單分子拉曼光譜成像
    最近,由中國科學技術大學侯建國院士領銜的單分子科學團隊的董振超研究小組,在高分辨化學識別與成像領域取得重大突破,在國際上首次實現了亞納米分辨的單分子光學拉曼成像。最近,他們通過對STM針尖與金屬襯底之間形成的納腔等離激元共振模式的頻譜調控,充分利用納腔等離激元「天線」的寬頻、局域與增強特性,巧妙地實現了與入射光激發和分子拉曼光子發射發生雙重共振的頻譜匹配,將非線性效應和針尖增強拉曼散射融合起來,從而實現了史無前例的亞納米分辨的單個卟啉分子的拉曼光譜成像,不僅最高解析度達到約0.5 納米,而且還可識別分子內部的結構和分子在表面上的吸附構型。
  • 電阻抗成像系統中電壓控制電流源的設計
    摘要:在醫用電阻抗層析成像(Electrical Impedance Tomography)系統中電壓控制電流源的性能十分重要,大部分報導的電壓控電流源電路在低頻時有較高的輸出阻抗但是在高頻時性能大幅減弱。
  • ...科學問題重點專項「肝膽胰腫瘤單細胞精準捕獲及高分辨單分子...
    秉持「理工醫交叉融合、醫教研協同創新、生命科學與醫學一體化發展」理念的科大新醫學實踐迎來又一新突破。由中國科大附一院執行院長、肝膽外科專家劉連新教授牽頭,國家重點研發計劃變革性技術關鍵科學問題重點專項「肝膽胰腫瘤單細胞精準捕獲及高分辨單分子分析」日前獲批,近日,項目啟動會暨項目實施方案論證會在中國科大附一院南區召開。
  • 我國生物醫學成像領域大科學工程項目實現主體結構封頂
    我國生物醫學成像領域大科學工程項目實現主體結構封頂新華社北京12月26日電(記者魏夢佳、田晨旭)記者從北京大學獲悉,由北大作為法人單位建設的「十三五」國家重大科技基礎設施——多模態跨尺度生物醫學成像設施項目26日在北京懷柔科學城實現主體結構封頂。
  • 中國生物醫學成像領域大科學工程項目實現主體結構封頂
    12月26日,多模態跨尺度生物醫學成像設施項目在北京懷柔科學城實現主體結構封頂。(北京大學供圖)新華社北京12月27日電(記者魏夢佳、田晨旭)記者從北京大學獲悉,由北大作為法人單位建設的「十三五」國家重大科技基礎設施——多模態跨尺度生物醫學成像設施項目26日在北京懷柔科學城實現主體結構封頂。據悉,該成像設施是《國家重大科技基礎設施建設「十三五」規劃》確定的10個優先建設項目之一,也是北大歷史上最大的單體建設項目。
  • 瑞金新技術(七)| 胸部電阻抗層析成像技術指導急性低氧性呼吸衰竭...
    瑞金新技術(七)| 胸部電阻抗層析成像技術指導急性低氧性呼吸衰竭呼吸支持策略 2020-11-17 20:30 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 基於醫學阻抗技術的乳腺癌檢測方法
    常用的阻抗測量方法有:電阻抗頻譜測量(impedance spectroscopy)、阻抗掃描成像(electrical impedance scanning,EIS)、電阻抗斷層成像技術(Electrical Impedance Tomography,EIT)。
  • 《科學》:中國科學家首次實現高分辨成像觀察小鼠胚胎發育全過程
    他們開發了一種小鼠胚胎發育活體成像技術,通過不同發育階段的「腹窗」,首次實現了高分辨成像觀察小鼠胚胎第9.5天至出生的連續發育過程。▲注射人神經嵴細胞和鼠神經嵴細胞的嵌合胚胎發育總的來說,研究人員認為[11],「這項研究實現了直視下觀察哺乳動物胚胎發育、以高分辨成像活體觀察胚胎發育的動態過程,有助於研究早期器官形成過程中不同幹細胞的命運決定,並進行細胞譜系分析。
  • 生物電阻抗測量系統中弱信號檢測技術研究--EIT 中弱信號檢測理論...
    電阻抗成像技術(Electrical Impedance Tomography, EIT)是當今生物醫學工程重大研究課題之一,是繼形態、結構成像之後,於八十年代出現的新一代有效的無損傷功能成像技術。本章主要介紹電阻抗成像技術理論,生物電阻抗測量系統原理以及生物電阻抗測量系統中弱信號檢測技術理論,分析了常用的弱信號檢測方法並介紹了阻抗測量中弱信號檢測的噪聲來源及處理方法。
  • 我國實現人體肺部氣體磁共振快速、高分辨、動態成像
    新華社武漢4月17日電(記者 李偉)基於自主研發的科學儀器,中科院武漢物理與數學研究所波譜與原子分子物理國家重點實驗室周欣研究團隊,近日提出人體肺部的快速成像新技術,實現了目前最快的肺部氣體磁共振成像高分辨動態採樣速率,為肺部重大疾病的早期診斷提供了新的利器。
  • 我國生物醫學成像領域大科學工程項目在京啟動
    新華社北京6月29日電(記者魏夢佳)由北京大學作為法人單位建設的「十三五」國家重大科技基礎設施——多模態跨尺度生物醫學成像設施(以下簡稱成像設施)項目29日在北京市懷柔區正式啟動。據悉,這一生物醫學成像領域的大科學工程項目,未來將對生命體結構與功能進行跨尺度可視化描繪與精確測量,以期破解生命與疾病的奧秘。該成像設施是《國家重大科技基礎設施建設「十三五」規劃》確定的10個優先建設項目之一,也是北大歷史上最大的單體建設項目。
  • CCS Chemistry | CRISPR螢光探針用於細胞染色質高分辨成像
    常規的染色質成像方法,如螢光原位雜交技術(fluorescence in situ hybridization, 即FISH),需要對染色質DNA進行固定與變性處理,不能實現對活細胞的實時成像。因此,發展高時空分辨的染色質可視化工具引起了研究者的關注。
  • 生物電阻抗測量系統中弱信號檢測技術研究--正交雙激勵信號檢測方法
    複合電極是醫學EIT領域提出的一種電極,實際上是矩形電極和點電極的組合。其目的是希望能綜合點電極和矩形電極的優點,即用矩形電極產生比較平行、均勻的敏感場,用點電極測量點的電位信息。同時利用大面積的電極能減小電極與皮膚之間的接觸阻抗,提高測量數據的可靠性。
  • 高分辨顯微成像:偏振可控多焦點超構透鏡
    而這其中的偏振顯微成像可以揭示光學各向異性,偏振成像被廣泛地應用於表徵材料的結構,用於鑑別病理組織,以及手性藥物的識別等。這些特殊的功能都是常規成像無法做到的,所以生物工作者和醫學工作者對偏光顯微鏡是情有獨鐘的。圖1.光學成像STED應用圖源: Laser Photonics Rev. 10, No. 1, 2016.
  • 自適應光學助力太陽高分辨力光學成像技術發展與應用
    基於大口徑太陽光學望遠鏡對太陽大氣進行高分辨力層析成像是觀測太陽活動的主要手段之一,然而受到地球大氣湍流的影響,大口徑光學望遠鏡原本可以分辨的細小結構,也會被模糊成一團,需要自適應光學技術對湍流擾動進行實時探測和補償,讓望遠鏡發揮其極致性能。目前國際上所有的大口徑太陽望遠鏡均配備了自適應光學系統。
  • 阻抗測試在醫學上的應用分析
    導讀基於阻抗分析儀的生物醫學應用包括皮膚電活動(EDA)或皮膚電反應(GSR)、身體阻抗分析、水分測量和生化測量。相對阻抗(或阻抗的變化值)可以直接採用2線測量法來測量。一個目標應用是通過皮膚電活動或皮膚電反應監測壓力或心理健康。