Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2019 - zeszyt 6

Electrical tomography system for Innovative Imaging and Signal Analysis

System tomografii elektrycznej do innowacyjnego obrazowania i analizy sygnału

10.15199/48.2019.06.24

nr katalogowy: 120468
10.15199/48.2019.06.24

Streszczenie

In this article, we describe the electrical tomography system for biomedical applications. Electrical tomography for pulmonology and heart monitoring is a non-invasive imaging method in which an unknown physical object is examined using electrical currents applied at the boundary. The internal conductivity distribution is recovered from the measured boundary voltage data. The numerical model of the lungs with heart is presented. The deterministic algorithms based on the SVD distribution and gradient techniques were analysed. The algorithms of electrical reconstruction of impedance tomography were tested. New results of the reconstruction of the numerically simulated phantom were presented. The calculations were made for the defined model by solving the inverse problem. The finite element method was used to solve the simple problem. The collection of tomographic data must be as fast as reliable to consider the possibility of real-time reconstruction. System architecture and prototype design for biomedical electrical tomography were also presented. The hardware solution was based on the FPGA chip. The system is a mobile solution that allows simultaneous recording of the electrical potential of cardiac function and lung ventilation.

Abstract

W tym artykule opisujemy system tomografii elektrycznej do zastosowań biomedycznych. Tomografia elektryczna do monitorowania pulmonologii i serca jest nieinwazyjną metodą obrazowania, w której nieznany obiekt fizyczny jest badany za pomocą prądów elektrycznych stosowanych na granicy. Wewnętrzny rozkład przewodnictwa jest odzyskiwany ze zmierzonych danych napięcia granicznego. Przedstawiony został model numeryczny płuc o serca. Przeanalizowane zostały algorytmy deterministyczne oparte o rozkład SVD i techniki gradientowe. Zbadano algorytmy rekonstrukcji elektrycznej tomografii impedancyjnej. Przedstawiono nowe wyniki rekonstrukcji symulowanego numerycznie fantomu. Obliczenia wykonano dla zdefiniowanego modelu poprzez rozwiązanie zagadnienia odwrotnego. Do rozwiązania zagadnienia prostego zastosowano metodę elementów skończonych. Zbieranie danych tomograficznych musi być tak szybkie, jak niezawodne, aby uwzględnić możliwość rekonstrukcji w czasie rzeczywistym. Przedstawiona została również architektura systemu i projekt prototypów dla biomedycznej tomografii elektrycznej. Rozwiązanie hardware'owe oparto na układzie FPGA. System jest rozwiązaniem mobilnym, które umożliwia równoczesne rejestrowanie potencjału elektrycznego czynności serca i wentylację płuc.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Grudzien K., Romanowski A., Chaniecki Z., Niedostatkiewicz M., Sankowski D., Description of the silo flow and bulk solid pulsation detection using ECT, Flow Measurement and Instrumentation, 21 (2010), no. 3, 198-206
[2] Ye Z., Banasiak R., Soleimani M., Planar array 3D electrical capacitance tomography, Insight: Non-Destructive Testing and Condition Monitoring, 55 (2013), no. 12, 675-680
[3] Rymarczyk T., Kłosowski G., Application of neural reconstruction of tomographic images in the problem of reliability of flood protection facilities, Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 20 (2018), no. 3, 425-434
[4] Searle A., Kirkup L., A direct comparison of wet, dry and insulating bioelectric recording electrodes, Physiological Measurement, 21 (2000), no. 2, 271
[5] Yapici M. K., Alkhidir T., Samad Y. A., Liao K., Graphene-clad textile electrodes for electrocardiogram monitoring, Sensors and Actuators B: Chemical, 221 (2015), 1469 - 1474
[6] Kryszyn J., Smolik W., Radzik B., Olszewski T., Szabatin R., Switchless charge-discharge circuit for electrical capacitance tomography, Measurement Science and Technology, 25 (2014), no. 11, 115009
[7] Mosorov V., Grudzień K., Sankowski D., Flow velocity measurement methods using electrical capacitance tomography, Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska (IAPGOŚ), 7 (2017), no. 1, 30-36
[8] Rymarczyk T., Kłosowski G., Kozłowski E., Non-Destructive System Based on Electrical Tomography and Machine Learning to Analyze Moisture of Buildings", Sensors, 18 (2018), no. 7, 2285
[9] Wajman R., Fiderek P., Fidos H., Sankowski D., Banasiak R., Metrological evaluation of a 3D electrical capacitance tomography measurement system for two-phase flow fraction determination, Measurement Science and Technology, 24 (2013), no. 6, 065302
[10] Filipowicz S.F., Rymarczyk T. Measurement Methods and Image Reconstruction in Electrical Impedance Tomography, Przeglad Elektrotechniczny, 88 (2012), no. 6, 247-250
[11] Babout L., Grudzień K., Wiącek J., Niedostatkiewicz M., Karpiński B., Szkodo M., Selection of material for X-ray tomography analysis and DEM simulations: comparison between granular materials of biological and non-biological origins, Granular Matter, 20 (2018), no. 3, 20:38
[12] Fiala P., Drexler P., Nešpor D., Szabó Z., Mikulka J., Polívka J., The Evaluation of Noise Spectroscopy Tests, ENTROPY, 18 (2016), no. 12, 1-16
[13] Kłosowski G., Kozłowski E., Gola A., Integer linear programming in optimization of waste after cutting in the furniture manufacturing, Advances in Intelligent Systems and Computing 2018; 637 (2018), 260-270
[14] Kosicka E., Kozłowski E., Mazurkiewicz D., Intelligent Systems of Forecasting the Failure of Machinery Park and Supporting Fulfilment of Orders of Spare Parts, Advances in Intelligent Systems and Computing, 63 (2018), 54-63
[15] Polakowski K., Filipowicz S.F., Sikora J., Rymarczyk T., Tomography Technology Application for Workflows of Gases Monitoring in the Automotive Systems, Przeglad Elektrotechniczny, 84 (2008), no. 12, 227-229
[16] Ziolkowski M., Gratkowski S., Zywica A. R., Analytical and numerical models of the magnetoacoustic tomography with magnetic induction, COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering, 37 (2018), no. 2, 538-548
[17] Psuj G., Multi-Sensor Data Integration Using Deep Learning for Characterization of Defects in Steel Elements", Sensors, 18 (2018), no. 1, 292
[18] Lopato P., Chady T., Sikora R., Ziolkowski S. M., Full wave numerical modelling of terahertz systems for nondestructive evaluation of dielectric structures, COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering, 32 (2013), no. 3, 736 - 749
[19] Mosorov V., Grudzień K., Sankowski D., Flow velocity measurement methods using electrical capacitance tomography, Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska (IAPGOŚ), 7 (2017), no. 1, 30-36
[20] Adler A., Lionheart W.R.B. Uses and abuses of EIDORS: an extensible software base for EIT, Physiological Measurement, 27 (2006), no. 5, 25-42
[21] Rymarczyk T., Sikora J., Applying industrial tomography to control and optimization flow systems, Open Physics, 16 (2018), 332-345
[22] Soleimani M., Mitchell CN,. Banasiak R., Wajman R., Adler A., Four-dimensional electrical capacitance tomography imaging using experimental data, Progress In Electromagnetics Research, 90 (2009), 171-186
[23] Dušek J., Hladký D., Mikulka J., Electrical Impedance Tomography Methods and Algorithms Processed with a GPU, In PIERS Proceedings, 2017, 1710-1714

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 120468 "Electrical tomography sys..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2019-6 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2019-6

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma