Comparison of classical and conductivity zones methods for solving EIT inverse problem
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2012.49.166-177Keywords:
Electrical Impedance Tomography, phantom, finite element, conductivity zones, forward problem, inverse problem, imagine reconstruction problem, derivative matrixAbstract
Comparison of classical iteration imagine reconstruction method and conductivity zones method properties in EIT from the point of view of calculation organization, expecting precision and computational cost of imagine receiving is carried out. Reasonably small transfer resistances sensitivity to surface conductivity changes of separate finite element is shown. Small sensitivity is appeared for finite elements, which are situated in the central part of phantom, and also for finite elements, which are situated in the phantom outline. Small sensitivity is the cause of derivative matrix bad conditionality, that is aggravated with big matrix order. It led to quantity instability by solving of inverse problem (reconstruction problem). Conductivity zones method allows to avoid some difficulties: leads to derivative matrix order reduction, increasing of sensitivity and matrix conditionality. Transfer resistances and derivatives values for uniform phantom and for phantoms with different inhomogeneities for assessment are proposed.
References
Brown B.H. Electrical Impedance Tomography/ B.H. Brown, D.C. Barber // Clinical Physics and Physiological Measurement. – 1992. – v.13. – Sappl. A, 207p.
Электроимпедансная томография / Я.С. Пеккер, К.С. Бразовский, В.Ю. Усов, М.П. Плотников, О.С. Уманский. – Томск: ООО «Издательство научно-технической литературы», 2004. – 190с.
Корженевский А. В. Квазистатическая электромагнитная томография для биомедицины. Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.ф.-м.н. Москва, 2009 –32c.
Корженевский А. В. Способ получения томографического изображения тела и электроимпедансный томограф / А.В. Корженевский, Ю.С. Культисов, В.А. Черепнин. Патент РФ на изобретение № 2127075, 1996.
Дорожковець М.М. Фізичні принципи побудови вимірювальних томографічних систем промислового застосування / М.М. Дорожковець // Вимірювальна техніка та метрологія.– 1996.– №52.– С.113 –121.
Cormack A.M. Early two-dimensional reconstruction and recent topics stemming from it/ A.M. Cormack // Nobel Lectures in Physiology or Medicine 1971-1980. World Scientific Publishing Co – 1992. – P.551 – 563.
Murray T. Electrical Impedance Computed Tomography Based on a Finite Elements Model / T. Murray, Y. Kagawa // IEEE Trans. on Biomed. Eng. – 1985. – v. 32. – P. 177-184.
Yorkey T. A comparison of impedance tomographic reconstruction algorithms / T.J. Yorkey, J.G. Webster // Clin. Phys. Physiol. Meas . – 1987. – v. 8. – Suppl. A. – P. 55.
Cheney M. Electrical Impedance Tomography / M. Cheney, D. Isaakson, J.C. Newell // SIAM Reviev. – 1999. – v .41 – № 1. – P. 85-101.
Hua P. et al. Finite Element Modeling of Electrode – Skin Contact Impedance Tomography // IEEE Trans. on Biomed. Eng.– 1993. – v. 40. – P. 335 – 343.
Рыбин А.И. Решение обратной задачи импедансной томографии методом модификаций / А.И. Рыбин, И.А. Манюк // Радиоэлектроника. – 1998.- № 4. – С. 36-44 (Изв. вузов).
Рибіна І.О. Моделювання кінцевого елемента для об’ємного фантома в імпедансній томографії / І.О. Рибіна // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. – 2011. – №46. – С.72-84.
Физика визуализации изображений в медицине. Под ред. С. Уэбба.–М.: Мир,1991, т.1.–408с., т.2– 408с.
Рибіна І.О. Моделювання кінцевого елемента в імпедансній томографії / О.І. Рибіна, Є.В. Гайдаєнко // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. – 2010. – №41. – С.19 –24.
Рыбина И.А. Решение прямой задачи импедансной томографии методами теории цепей / И.А. Рыбина // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. – 2010. – №43. – С 4-13.
Рибіна І.О. Метод променів провідностей та моделювання фантома в імпедансній томографії / І.О. Рибіна // Вісник ЖДТУ. – 2010. – т.8. №4. – С.21-28.
Рибіна І.О. Обчислення похідних від передаточного опору по поверхневій провідності кінцевих елементів при розв’язанні зворотної задачі імпедансної томографії / І.О. Рибіна, О.І. Рибін, О.Б. Шарпан // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. – 2011. – №44. – С.5–11.
Рибіна І.О. Розв’язання зворотної задачі імпедансної томографії методами зон провідностей та зворотної проекції / І.О. Рибіна, О.І. Рибін, О.Б. Шарпан // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. – 2011.–№45.–С.5–18.
Hounsfield G.N. Computed Medical Imaging / G.N. Hounsfield // Nobel Lectures in Physiology or Medicine 1971–1980. World Scientific Publishing Co. –1992. - P.568 - 586.
Mansfield P. Snap-short MRI / P. Mansfield // Les Prix Nobel. The Nobel Prizes 2003. Nobel Foundation. – 2004. – P. 245 – 257.
Хорнак Дж. П. Основы МРТ.
Мэнсфилд П. Быстрая магнитно-резонансная томография / П. Мэнсфилд // Успехи физических наук. – 2005. – т.175.– № 10. – С. 1044 – 1052.
Сильвестр П., Феррари З. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков.– М.: Мир, 1986.–229с.
Рыбин А.И. Решение задач моделирования обращением матрицы методом взаимных производных/ А.И. Рыбин // Радиоэлектроника.–1978.–№6.–С.35–47. (Изв. вузов).
Рыбин А.И. Численно-символьный метод анализа электрических цепей обобщенным методом модификаций / А.И. Рыбин // Праці Інституту електродинаміки НАН України: Сб. наукових праць.–2002.–№1(1).–С.26–30.
Основи теорії кіл: Підручник для ВНЗ. Ч.2 /Ю.О. Коваль, Л.В. Гринченко, І.О. Милютченко, О.І. Рибін / За заг. ред. В.М. Шокала та В.І. Правди.–Харків: ХНУРЕ: Колегіум, 2006.–668с.
Трохименко Я.К. Статистический анализ линейных электронных цепей постоянного тока / Я.К.Трохименко, И.С. Каширский, А.И. Рыбин // Радиоэлектроника.– 1974.–№6.–С.69–73. (Изв.вузов).
Трохименко Я.К. Вероятностный аналіз линейных электронных цепей переменного тока / Я.К. Трохименко, И.С. Каширский , А.И. Рыбин // Радиоэлектроника.–1975.–№6.–С.35–40. (Изв. вузов).
Трохименко Я.К. Вероятностный аналіз линейных электронных цепей методом разбиения на подсхемы / Я.К. Трохименко, И.С. Каширский, А.И. Рыбин // Радиоэлектроника.–1976.–№6.–С.70–77. (Изв. вузов).
Рыбин А.И., Трохименко Я.К. Символьный аналіз электронных цепей с использованием матрицы взаимных производных / А.И. Рыбин, Я.К. Трохименко // Радиоэлектроника.–1979.–№6.–С.32–37. (Изв. вузов).
Rybin A.I., Trochimenko J.K., Rodionova M.V. Analysis of Irregular Networks using Diacoptic Modification of Admittance Matrix / A.I. Rybin, J.K. Trochimenko, M.V. Rodionova // Electronic Engeneering (Czech rep.).–1993.–№4.– P.9 –12.
Рибіна І.О. Обчислення похідних від передаточного опору по поверхневій провідності кінцевих елементів при розв’язанні зворотної задачі імпедансної томографії методом зон провідностей / І.О. Рибіна, О.І. Рибін, О.Б. Шарпан // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. – 2011. – №44.– С.5–21.
Сушко І.О. Алгоритм розв’язання прямої задачі імпедансної томографії методом модифікацій / І.О. Сушко // Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. – 2011. – № 47. – С.165 – 175.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
