(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210938276.9 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 孙江涛　白旭　索鹏　刘康祺　 魏晋钊　徐立军　 (74)专利代理 机构 北京鑫瑞森知识产权代理有 限公司 1 1961 专利代理师 马云华 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/62(2017.01) G06T 17/00(2006.01) A61B 5/107(2006.01) A61B 5/0536(2021.01)A61B 5/20(2006.01) (54)发明名称 一种基于参数水平集三维EIT图像重建的膀 胱体积测量方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于参数水平集三维EIT 图像重建的膀胱体积测量方法， 包括： 通过受测 者佩戴的电极阵列对受测者的腹部前侧进行数 据采集， 得到EIT测量数据， 根据EIT测量数据， 重 建生成膀 胱的三维EIT图像， 基于膀胱的三维EIT 图像进行图像 分割及膀胱体积计算。 本发明提供 的基于参数水平集三维EIT图像重建的膀胱体积 测量方法， 便于实现， 能够实现膀胱体积的实时 测量， 且提高了测量的精准度及患者佩戴电极阵 列的舒适度。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 115311227 A 2022.11.08 CN 115311227 A 1.一种基于参数水平集三维EIT图像重建的膀胱体积测量方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： 步骤1： 通过受测者佩戴的电极阵列对受测者的腹部前侧进行数据采集， 得到EIT测量 数据； 步骤2： 根据EIT测量数据， 重建生成膀胱的三维EIT图像； 步骤3： 基于膀胱的三维EIT图像进行图像分割及膀胱体积计算。 2.根据权利要求1所述的基于参数水平集三维EIT图像重建的膀胱体积测量方法， 其特 征在于， 步骤1中， 通过受测者佩戴的电极阵列对受测者的腹部前侧进 行数据采集， 得到EIT 测量数据， 具体为： 通过半圈排布 的方式在受测者腹部前侧设置一层电极阵列， 其中， 一层电极阵列包括 十六个电极， 通过电极阵列对受测者腹部前侧的EIT测量数据进行采集。 3.根据权利要求2所述的基于参数水平集三维EIT图像重建的膀胱体积测量方法， 其特 征在于， 步骤2， 根据EIT测量数据， 重建生成膀胱的三维EIT图像， 具体为： 将人体腹部前侧等效为包含两种电导率的被测场， 其中， 将人体膀胱划分为目标区域 D， 将周围器官组织划分为背景区域Ω\D， 根据EIT测量数据计算目标区域及背景区域的电 导率变化量， 其中， 目标区域电导率变 化量为Δσ1， 背景区域电导率变换量为Δσ0， 则被测场 域内任一 点的电导 率变化值为： Δσ(x)＝Δσ0(1‑H(f(x)))+Δσ1(H(f(x))            (1) 式中， H(s)为平 滑Heaviside函数， 其中， 平 滑Heaviside函数定义 为： f(x)为水平集 函数， 定义 为： 将水平集 函数通过基函数进行表示 为： 式中， μ＝[ μ1, μ2,..., μN]为参数向量， pi(x)为基函数， 对水平集 函数进行调整， 得到： 式中， c为常数， 则将电导 率分布公式重新表示 为： Δσ(x)＝Δσ0(1‑H(f(x, μ ) ‑c))+Δσ1(H(f(x, μ ) ‑c)      (6) 将电导率分布公式带入EIT逆问题的目标函数中， 得到：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115311227 A 2添加惩罚项， 得到基于参数 水平集的三维图像重建算法的目标函数解 为： 式中， L1及L2是正则化矩阵， λ是正则 化参数， μ*及σ*分别为预先估计的基函数初始参数 和区域初始电导 率变化， 通过计算 雅可比矩阵以及通过高斯牛 顿法迭代求 解， 计算结果， 令 X＝[ μ1, μ2,..., μN,Δσ0,Δσ1]T      (9) 得到迭代计算公式为： X(k+1)＝X(k)+α(JTJ+λI)‑1[JT(U‑V(X(k)))‑λ(X(k)‑X*)]     (10) 式中， μ1, μ2,..., μN为参数水平集方法中基函数的系数， 根据迭代计算公式迭代计算， 得到X的值， 根据X的值及电导率分布公 式计算得到最 终的电导率分布， 完成三 维EIT图像重 建， 在重建过程中， 只需调节正则化参数λ、 迭代步长α及权重系数k， 其余参数均为固定设 置。 4.根据权利要求3所述的基于参数水平集三维EIT图像重建的膀胱体积测量方法， 其特 征在于， 步骤3中， 基于膀胱的三维EIT图像进行图像分割及膀胱体积计算， 具体为： 根据 ε或c的大小将重建生成的目标区域和背景区域之间的过度电导率带进行划分， 若 ε或c取值大于0.25*Δσ1， 则将过度电导率带划分为目标区域， 否则， 将过度电导率带划分 为背景区域， 计算划分后的目标区域的总体网格大小， 得到膀胱体积。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115311227 A 3