专利名称：用于分析电传导对象的结构的方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种用于分析电传导对象的结构的方法。
背景技术：
电阻抗X线断层照相术(EIT)是一种特别地在用于检测下层形态的医学和其他应用中使用的已知成像技术。通常，多个电极附着到待成像的对象。在‘输入’电极的子集内施加输入电压并且在‘输出’电极测量输出电流，或者在‘输入’电极的子集之间施加输入电流并且在‘输出’电极或者在成对输出电极之间测量输出电压。例如，当在‘输入’电极的子集之间施加很小的交变电流时，测量在输出电极之间或者在成对‘输出’电极之间的电势差。然后在‘输入’电极的不同子集之间施加电流，并且测量在输出电极之间或者在成对‘输出’电极之间的电势差。然后可以使用适当图像重构技术来构造基于电阻抗变化的电阻抗图像。
然而，在不同形态的区域之间的电阻抗变化可能太小而不可辨认。
已经有一种对这一问题的解决方式是在宽频率范围内进行EIT。在一个频率具有不明显阻抗差异的不同形态可能在不同频率具有更明显差异。然而即使使用不同频率，在不同形态的部分之间的电阻抗变化仍然可能太小而不可辨认。
因此希望能够使用EIT来更好地区分不同形态。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种用于分析电传导对象的结构的方法，该方法包括以下步骤 (i)获得对象的电阻抗数据； (ii)使用假定电模型的传递函数来分析获得的电阻抗数据以确定对象的多个电阻抗性质；以及 (iii)对一个或者多个确定的电阻抗性质进行成像。
可以根据测量的电阻抗数据来导出与测量的电阻抗数据有关的电阻抗性质，而这些电阻抗性质可以用来分析对象的结构。然而，个别电阻抗性质的变化量可能不足以支持准确分析。
根据本发明的一个实施例，提供一种用于分析电传导对象的结构的方法，该方法包括以下步骤 (i)在频率范围内获得对象的电阻抗数据； (ii)使用假定电模型的传递函数来分析获得的电阻抗数据以确定对象的多个电阻抗性质； (iii)构造性地组合确定的多个电阻抗性质中的所选电阻抗性质以提供对象的至少一个参数阻抗值；以及 (iii)对确定的参数阻抗值中的一个或者多个进行成像。
根据本发明的一个实施例，提供一种用于分析电传导对象的结构的方法，该方法包括以下步骤 (i)获得对象的电阻抗数据； (ii)分析获得的电阻抗数据以确定对象的多个电阻抗性质； (iii)构造性地组合所述多个电阻抗性质中的所选电阻抗性质以提供对象的参数阻抗值。
可以针对生物材料用0与100MHz之间的频率带宽而针对非生物传导材料用0与上至100GHz之间的频率带宽收集对象的电阻抗数据。
该方法还可以包括以下步骤 (iv)将参数阻抗值显示为来自感兴趣区域(RIO)的图像的部分。
步骤(iii)可以包括根据阻抗强调算法来组合预定电阻抗性质。
步骤(i)可以包括在依赖于对象(生物或者非生物材料)的多个频率来获得对象的电阻抗数据。对于生物材料，传递函数在频率范围0-100MHz内由Cole-Cole公式[Cole，1920；Cole，1924]给定。
该方法可以用来分析具有细胞结构或者细胞状结构的电传导对象，并且步骤(ii)可以包括使用等效电阻抗电路对结构进行建模，比如Cole-Cole模型[Cole，1920；Cole 1924]。
等效电阻抗电路可以在限制情况下包括细胞膜电容(C)、细胞内电阻(Ri)和细胞外电阻(Re)。
电阻抗性质可以选自于包括Ri(细胞/群内电阻)、Re(细胞/群外电阻)、C(细胞/群电容)、fr(细胞/群松弛频率)和α(细胞/群松弛因子)的组。
步骤(iii)可以包括通过相乘来组合fr(松弛频率)和C(细胞/群电容)，这可以提供参数阻抗值。
为了更好地理解本发明，现在仅通过例子参照以下附图 图1是电阻抗X线断层照相术装置的示意图； 图2A和图2B示出了单或者多散射的作为频率函数的测量电阻抗的曲线图； 图3示出了具有“微观”细胞或者细胞状结构的对象的示例电阻抗电路模型；以及 图4示出了具有“微观”细胞或者细胞状结构的对象的通用电阻抗电路模型。
具体实施例方式 图1示意地图示了用于为负载12测量阻抗数据的电阻抗测量或者电阻抗X线断层照相术(EIT)装置10。负载12包括多个电极附着到的电传导对象。术语‘电传导’意味着对象能够传导电流，但是它未必需要很好地传导电流。装置10还包括信号源14、信号检测器16和计算机18。在一个实施例中，信号源提供作为输入信号的电流，而信号检测器检测作为输出信号的电压。在另一实施例中，信号源提供作为输入信号的电压，而信号检测器检测作为输出信号的电流。
计算机通常至少包括处理器和存储器。存储器存储在加载到处理器中时控制计算机的计算机程序。
使用源14经由电极向对象施加输入信号，并且使用检测器16来测量存在于相同或者其他电极的所得输出信号。为输入信号的不同频率重复该过程。例如，信号源14可以在0Hz(直流)与100MHz之间的多个频率施加电信号，以实现为对象获得依赖于频率的电阻抗数据。
对用于阻抗测量的电极的分离确定对象的分析分辨率或者标度。可以在预期的感兴趣标度(例如微米或者毫米范围)获得电阻抗测量。作为感兴趣标度的例子，对于生物对象，可以对单个细胞或者群细胞水平或者对组织或者组织结构水平(比如胸组织中的小叶或者管道)感兴趣。随后将使用假定电模型的传递函数来分析所获得的电阻抗数据以确定对象的多个电阻抗性质。所用电模型可以依赖于阻抗测量的分辨率/标度。
参照图2A和图2B，可以将使用上述方法获得的电阻抗数据描绘为频率函数。该绘图22对于对象而言代表了阻抗改变比对频率或者传递函数。计算机18可操作用以执行适当算法以分析所获得的阻抗传递函数或者依赖于频率的阻抗性质并且由此确定对象的多个电阻抗性质。电阻抗性质通常包括以下性质中的一个或者多个 a)在ω-＞0这一限制(下限)的阻抗 b)在ω-＞∞这一限制(上限)的阻抗 c)(i)在阻抗有改变时的松弛频率 (ii)在该改变频率的阻抗 (iii)特别地在松弛频率的阻抗改变梯度 例如，如果在所用频率范围内有生物材料的包括α、β和γ散射的N次散射[Cole K S，Permeability and impermeability of cellmembranes for ions.Cold Spring Harbor Symp.Quant.Bio.8 pp110-22，1940](其中N＞1)，则标识散射频率ω1，ω2，...ωN-1，ωN，并且特别散射m的电阻抗性质将通常包括以下性质中的一个或者多个 a)对于m＝1，在ω-＞0这一下限(全局限制)的阻抗 对于m＞1，在ω-＞ωm-a这一下限(局部限制)的阻抗，其中a＜(ωm-ωm-1)并且可以有可能为1/2(ωm-ωm-1) b)对于m＝N，在ω-＞∞这一上限(全局限制)的阻抗 对于m＜N，在ω-＞ωm+b这一上限(局部限制)的阻抗，其中b＜(ωm+1-ωm)并且可以有可能为b～1/2(ωm+1-ωm) c)(i)在阻抗有改变时的松弛频率ωm(frm) (ii)在该改变频率的阻抗 (iii)改变的梯度 这些阻抗性质中的一个或者多个的变化量可以用来分析由于与细胞内/外或者细胞状内/外有关的改变所致的对象结构。
在一些实施例中，使用等效电阻抗电路对分析对象进行建模。可以使用图3中所示等效电阻抗电路20对对象进行建模。可以使用等效电阻抗电路20来建模的对象可以在非限制例子中包括人类或者动物组织和有孔或者其他细胞或者细胞状材料。
在所示实施例中，等效电阻抗电路20包括与细胞外部分23并联的细胞部分21。细胞部分21具有串联的电容C和电阻Ri。电阻C与细胞膜/边界关联，而电阻Ri与细胞的内部关联。细胞外部分23具有电阻Re。电阻Re与细胞以外的结构关联。电阻Re与串联连接的电容C和电阻Ri并联连接。
用于该电路的单散射阻抗传递函数的非限制例子为 在ω-＞0这一限制中，Z-＞Re 在ω-＞∞这一限制中，Z-＞Ri//Re，即RiRe/(Ri+Re)。
在频率fr和阻抗Zr有梯度为α的改变(散射)。
用于生物组织中的多散射的传递模型可以由Cole-Cole方程(Cole K S 1940，Cole K S 1941，McAdams E T等人，1995)建模如下 Z＝R∝+(R0-R∝)/(1+(jf/fr))(1-α) 通常，如果含三个元件的等效电路用于细胞悬浮物(Fricke和Morse，1925)或者组织的简易建模，则可以将该方程改写为以下方程 Z＝Re·Ri/(Re+Ri)+(Re-Re·Ri/(Re+Ri))/(1+(jf/fr))(1-α) 其中R∝是并联Re和Ri的结果。
在频率fri和阻抗Zri有梯度为αi的改变(散射)。
如上所示，计算机18可操作用以执行适当算法以分析测量的阻抗数据并且抽取分析对象的多个电阻抗性质。例如，基于测量的阻抗数据，算法可以可操作用以将阻抗数据点描绘为频率函数并且使用模型来产生最佳拟合线22以形成图2中所示传递函数。根据该传递函数，计算机18能够确定对象的多个个别阻抗性质。这些阻抗性质可以包括 a)在ω-＞0这一限制的阻抗，该阻抗给定Re b)在ω-＞∞这一限制的阻抗，该阻抗给定RiRe/(Ri+Re) c)(i)在阻抗有改变时的松弛频率fr (ii)传递函数在该改变频率的阻抗Zr (iii)改变的梯度α，该梯度给定松弛因子。
阻抗性质可以用来使用模型来确定更多阻抗性质。
例如，如果Re和RiRe/(Ri+Re)均已知，则可以确定Ri。
传递函数在改变(散射)频率fr的阻抗Zr是电容器主导传递特性之处，因为它随着频率的每次少量增加而进行明显更好地减少阻抗。在改变(散射)频率fr的阻抗Zr处可以建模为1/(j.2πfr.C)。因此，C可以确定为1/(j.2πfr.Zr)。
个别阻抗性质(Re，Ri，fr，Zr，α，C)的变化可以用来分析对象的结构。例如，在人类组织的情况下，个别阻抗性质的变化可以表明存在异常，因为这引起与正常健康组织表现的电特性不同的电特性。
然而，个别阻抗性质的变化量可能不足以支持结构的准确分析。例如，细胞膜电容(C)或者松弛频率(fr)的变化量可能不足以例如在基于那些个别阻抗性质构造的对象图像中可容易地检测到。
在本发明的实施例中，‘构造性地’组合所选预定阻抗性质以提供用于对象的参数阻抗值。为了提供参数阻抗值而以这一方式对阻抗性质的构造性组合强调个别电阻抗性质的变化。这使得能够更准确地分析对象的结构。可以将在特定位置的参数阻抗值代表为在对象图像中的对应位置的像素值。
举个简单例子，如果电阻抗性质之一增加10％(比如细胞膜电容(C)从初始值C1增加至1.1C1)并且另一电阻抗性质增加10％(比如松弛频率(fr)从初始值fr1增加至1.1fr1)，这些个别的10％增加可能不足以可容易地检测到，例如在基于这些个别电阻抗性质的图像中可辨别。然而为了提供参数阻抗值而对这些个别电阻抗性质的相乘进行组合将获得可更容易检测到的(例如在基于参数阻抗值的图像中可辨认的)21％的更大增加(1.21fr1C1)。
阻抗性质可以具有与特定形态的正、中性或者负相关。正相关意味着它在形态存在时增加(尽管可能并不明显)。负相关意味着它在形态存在时减少(尽管可能并不明显)。中性相关意味着它在形态存在时不变。可以通过求逆将具有正相关的阻抗性质转换成具有负相关的阻抗性质(并且反之亦然)。
为了检测特别形态而对阻抗性质的构造性组合意味着相乘(或者加权相加)来组合针对该形态在相同意义上相关的阻抗性质以产生参数阻抗值并且相除(或者加权相减)来组合针对该形态在相同意义上相关的阻抗性质。
可以用任何希望的方式构造性地组合任何确定的阻抗性质以提供如下参数阻抗值，该参数阻抗值比任何构成阻抗性质具有对形态改变更大的灵敏度。这可以例如由EIT非侵入式地成像。
在图3中描述限制水平的阻抗性质组合的非限制例子 组合式参数测量/2D/3D成像 (组合的膜内/外阻抗/电导率) a)膜阻抗/电导率和有关量 膜阻抗Zm＝1/2π＊fr＊C 膜电导率σm＝2π＊Fr＊C b)组合的细胞内阻抗/电导率 乘积Ri＊Zm 或者σi＊σm 差值/规范化差值 a＊Ri-b＊Zm 或者c＊σi-d＊σm 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 (a＊Ri-b＊Zm)/Zm 或者(a＊Ri-b＊Zm)/Ri 取而代之(c＊σi-d＊σm)/σm 或者(c＊σi-d＊σm)/σi 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 细胞内时间常数Ri＊C 或者细胞内频率常数1/Ri＊C c)组合的细胞外阻抗/电导率 乘积Re＊Zm 或者σx＊σm 差值/规范化差值 a＊Re-b＊Zm 或者c＊σx-d＊σm 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 (a＊Re-b＊Zm)/Zm 或者(a＊Re-b＊Zm)/Re 取而代之(c＊σx-d＊σm)/σm 或者(c＊σx-d＊σm)/σx 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 细胞外时间常数Re＊C 或者细胞外频率常数1/Re＊C d)组合的细胞外到内阻抗/电导率 乘积Re＊Ri 或者σx＊σi 差值/规范化差值 a＊Re-b＊Ri 或者c＊σx-d＊σi 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 (a＊Re-b＊Ri/Ri 或者(a＊Re-b＊Ri)/Re 取而代之(c＊σx-d＊σi)/σi 或者(c＊σx-d＊σi)/σx 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 利用偏离散射特性(α)的组合式综合细胞参数测量/2D/3D成像 对于与异常或者其他细胞混合的异构细胞群，阻抗将在散射频率点表现“更平坦的”梯度(更小的α值)。因此α已经示出组织或者细胞群的“偏离”或者“异构性质”。
a)“偏离”膜阻抗/电导率和有关量 “偏离”膜阻抗 α＊m 或者α/Zm “偏离”膜电导率 α＊σm 或者α/σm b)组合的“偏离”细胞内阻抗/电导率 乘积α＊Ri＊Zm 或者σi＊σm 差值/规范化差值 α＊(a＊Ri-b＊Zm) 或者α＊(c＊σi-d＊σm) 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 α＊(a＊Ri-b＊Zm)/Zm 或者α＊(a＊Ri-b＊Zm)/Ri 取而代之α＊(c＊σi-d＊σm)/σm 或者α＊(c＊σi-d＊σm)/σi 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 细胞内时间常数α＊(Ri＊C) 或者细胞内频率常数α＊(1/Ri＊C) c)组合的细胞外阻抗/电导率 乘积α＊Re＊Zm 或者α＊σx＊σm 差值/规范化差值 α＊(a＊Re-b＊Zm) 或者α＊(c＊σx-d＊σm) 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 α＊(a＊Re-b＊Zm)/Zm 或者α＊(a＊Re-b＊Zm)/Re 取而代之α＊(c＊σx-d＊σm)/σm 或者α＊(c＊σx-d＊σm)/σx 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 细胞外时间常数α＊Re＊C 或者细胞外频率常数α＊(1/Re＊C) d)组合的细胞外到内阻抗/电导率 乘积α＊Re＊Ri 或者α＊σx＊σi 差值/规范化差值 α＊(a＊Re-b＊Ri) 或者α＊(c＊σx-d＊σi) 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 α＊(a＊Re-b＊Ri)/Ri 或者α＊(a＊Re-b＊Ri)/Re 取而代之α＊(c＊σx-d＊σi)/σi 或者α＊(c＊σx-d＊σi)/σx 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 适当的阻抗强调算法可以由计算机18实施以选择用于组合的最优电阻抗性质及其组合方式以最大化所得参数阻抗值的变化。
在已经针对对象获得参数阻抗值之后，在一些实施例中将参数阻抗值显示为对象结构的参数图像的部分，并且对象结构中的异常因此被强调并且在图像中可更容易地辨认。因此可以通过图像分析来更容易地确定对象的结构。
图4图示了分析对象的更通用模型。在所示实施例中，等效电阻抗电路30包括与内含物间部分33并联的内含物部分31。内含物部分31具有串联的阻抗Z1和阻抗Z2。阻抗Z1可以与内含物边界关联(可以代表细胞群的与膜有关的组成)，而阻抗Z2可以与内含物的内部关联(可以代表细胞群的与细胞内有关的组成)。内含物间部分33具有阻抗Z3。阻抗Z3与内含物以外的结构关联(可以代表细胞群的细胞外组成)。阻抗Z3与串联连接的阻抗Z1和Z2并联连接。
用于该电路的阻抗传递函数为 在图4中所述水平的阻抗性质组合的非限制例子 组合式参数测量/2D/3D成像 a)内含物边界阻抗/电导率和有关量 内含物边界阻抗Zm＝1/2π＊fr＊Z2 内含物边界电导率σm＝2π＊Fr＊Z2 b)组合的内含物内阻抗/电导率 乘积Z1＊Zm 或者σ1＊σm 差值/规范化差值 a＊Z1-b＊Zm 或者c＊σ1-d＊σm 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 (a＊Z1-b＊Zm)/Zm 或者(a＊Z1-b＊Zm)/Z1 取而代之(c＊σ1-d＊σm)/σm 或者(c＊σ1-d＊σm)/σ1 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 内含物内时间常数Z1＊Z2 或者内含物内频率常数1/Z1＊Z2 c)组合的内含物间阻抗/电导率 乘积Z3＊Zm 或者σ3＊σm 差值/规范化差值 a＊Z3-b＊Zm 或者c＊σ3-d＊σm 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； d)组合的内含物间到内阻抗/电导率 乘积Re＊Ri 或者σx＊σi 差值/规范化差值 a＊Re-b＊Ri 或者c＊σx-d＊σi 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 (a＊Re-b＊Ri/Ri 或者(a＊Re-b＊Ri)/Re 取而代之(c＊σx-d＊σi)/σi 或者(c＊σx-d＊σi)/σx 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 (a＊Z3-b＊Zm)/Zm 或者(a＊Z3-b＊Zm)/Z3 取而代之(c＊σ3-d＊σm)/σm 或者(c＊σ3-d＊σm)/σ3 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 内含物间时间常数Z3＊Z2 或者内含物间频率常数1/Z3＊Z2 利用偏离散射特性(α)的组合式综合参数测量/2D/3D成像 对于具有混合内含物的异构群，阻抗将在散射频率表现“更平坦的”梯度(更小的α值)。因此α已经示出宏观对象的“偏离”或者“异构性质”。
a)“偏离”内含物边界阻抗/电导率和有关量 “偏离”内含物边界阻抗 α＊Zm 或者α/Zm “偏离”内含物边界电导率 α＊σm 或者α/σm b)组合的“偏离”内含物内阻抗/电导率 乘积α＊Z1＊Zm 或者σ1＊σm 差值/规范化差值 α＊(a＊Z1-b＊Zm) 或者α＊(c＊σ1-d＊σm) 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 α＊(a＊Z1-b＊Zm)/Zm 或者α＊(a＊Z1-b＊Zm)/Z1 取而代之α＊(c＊σ1-d＊σm)/σm 或者α＊(c＊σ1-d＊σm)/σ1 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 内含物内时间常数α＊(Z1＊Z2) 或者内含物内频率常数α＊(1/Z1＊Z2) c)组合的内含物间阻抗/电导率 乘积α＊Z3＊Zm 或者σ3＊σm 差值/规范化差值 α＊(a＊Z3-b＊Zm) 或者α＊(c＊σ3-d＊σm) 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 α＊(a＊Z3-b＊Zm)/Zm 或者α＊(a＊Z3-b＊Zm)/Z3 取而代之α＊(c＊σ3-d＊σm)/σm 或者α＊(c＊σ3-d＊σm)/σ3 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 内含物间时间常数α＊Z3＊Z2 或者内含物间频率常数α＊(1/Z3＊Z2) d)组合的内含物间到内阻抗/电导率 乘积α＊Re＊Ri 或者α＊σx＊σi 差值/规范化差值 α＊(a＊Re-b＊Ri) 或者α＊(c＊σx-d＊σi) 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 差分/规范化差分 α＊(a＊Re-b＊Ri)/Ri 或者α＊(a＊Re-b＊Ri)/Re 取而代之α＊(c＊σx-d＊σi)/σi 或者α＊(c＊σx-d＊σi)/σx 其中系数a、b、c和d在(-∞-+∞)内恒定以便用于匹配待使用的量； 该模型是如在US6856824中先前描述的分形模型。可以使用电路30来代表各阻抗Z1、Z2、Z3，或者在Z1等效于Ri时的限制水平，Z2等效于C而Z3等效于Re。术语‘分形’用来表达在无论任何尺度水平都认为模型的结构相同这一事实。
虽然已经参照各种非限制例子在先前段落中描述本发明的实施例，但是应当理解可以进行对所给例子的修改而不脱离如要求保护的发明范围。作为例子，该方法可以在食品业中用来检验食品、特别地为肉的质量。
尽管在前文说明中着力于关注本发明的被认为特别重要的那些特征，但是应当理解申请人关于至此提及和/或在附图中示出的任何可授予专利的特征或者特征组合方面无论是否已经对之有特别强调都要求保护。
权利要求
1.一种用于分析电传导对象的结构的方法，所述方法包括以下步骤
(i)在频率范围内获得所述对象的电阻抗数据；
(ii)使用假定电模型的传递函数来分析所述获得的电阻抗数据以确定所述对象的多个电阻抗性质；
(iii)构造性地组合所述确定的多个电阻抗性质中的所选电阻抗性质以提供所述对象的至少一个参数阻抗值；以及
(iii)对所述确定的参数阻抗值中的一个或者多个进行成像。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电模型假定与第三阻抗并联连接的第一和第二串联连接的阻抗。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中所述电模型假定电容器和串联连接的电阻器，所述电容器和串联连接的电阻器与另一电阻器并联连接。
4.根据权利要求1、2或者3所述的方法，其中所述电模型是分形模型并且在任何分辨率可用。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电阻抗性质选自于包括以下内容的组
在频率下限的阻抗，
在频率上限的阻抗，
在阻抗有改变时的松弛频率fr，
在该松弛频率的阻抗，以及
在该松弛频率的阻抗梯度。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电模型假定电容和串联连接的电阻，所述电容和串联连接的电阻与并联电阻并联连接以形成具有松弛频率的模型电路，其中用于成像的所述参数阻抗值是所述电容、所述松弛频率、所述串联电阻和所述并联电阻中的两个或者更多的组合。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电模型假定‘膜’电容和串联连接的细胞内电阻，所述‘膜’电容和串联连接的细胞内电阻与细胞外电阻并联连接，其中用于成像的所述参数阻抗值包括以下参数阻抗值之一
·膜阻抗
·膜电导率
·细胞内阻抗乘积
·细胞内阻抗差值
·细胞内阻抗规范化差值
·细胞内阻抗差分
·细胞内阻抗规范化差分
·细胞内电导率乘积
·细胞内电导率差值
·细胞内电导率规范化差值
·细胞内电导率差分
·细胞内电导率规范化差分
·细胞内时间常数
·细胞内频率常数
·细胞外阻抗乘积
·细胞外阻抗差值
·细胞外阻抗规范化差值
·细胞外阻抗差分
·细胞外阻抗规范化差分
·细胞外电导率乘积
·细胞外电导率差值
·细胞外电导率规范化差值
·细胞外电导率差分
·细胞外电导率规范化差分
·细胞外时间常数
·细胞外频率常数
·外-内阻抗乘积
·外-内阻抗差值
·外-内阻抗规范化差值
·外-内差分
·外-内规范化差分
·外-内电导率乘积
·外-内电导率差值
·外-内电导率规范化差值
·外-内电导率差分
·外-内电导率规范化差分
任一前述参数由散射梯度α修改。
8.根据权利要求1至5中的任一权利要求所述的方法，其中所述电模型假定第一阻抗和串联连接的第二阻抗，所述第一阻抗和串联连接的第二阻抗与第三阻抗并联连接以形成具有松弛频率的模型电路，其中用于成像的所述参数阻抗值是所述第一阻抗、所述松弛频率、所述第二阻抗和所述第三阻抗中的两个或者多个的组合。
9.根据权利要求1至5和8中的任一权利要求所述的方法，其中所述电模型假定内含物边界阻抗和串联连接的内含物内阻抗，所述内含物边界阻抗和串联连接的内含物内阻抗与内含物间阻抗并联连接，其中用于成像的所述参数阻抗值包括以下参数阻抗值之一
·内含物边界阻抗
·内含物边界电导率
·内含物内阻抗乘积
·内含物内阻抗差值
·内含物内阻抗规范化差值
·内含物内阻抗差分
·内含物内阻抗规范化差分
·内含物内电导率乘积
·内含物内电导率差值
·内含物内电导率规范化差值
·内含物内电导率差分
·内含物内电导率规范化差分
·内含物内时间常数
·内含物内频率常数
·内含物间阻抗乘积
·内含物间阻抗差值
·内含物间阻抗规范化差值
·内含物间阻抗差分
·内含物间阻抗规范化差分
·内含物间电导率乘积
·内含物间电导率差值
·内含物间电导率规范化差值
·内含物间电导率差分
·内含物间电导率规范化差分
·内含物间时间常数
·内含物间频率常数
·间-内阻抗乘积
·间-内阻抗差值
·间-内阻抗规范化差值
·间-内差分
·间-内规范化差分
·间-内电导率乘积
·间-内电导率差值
·间-内电导率规范化差值
·间-内电导率差分
·间-内电导率规范化差分
任一前述参数由散射梯度α修改。
10.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述频率范围在0与100MHz之间。
11.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述频率范围在0与100GHz之间。
12.一种用于分析电传导对象的结构的系统，所述系统包括
用于在频率范围内获得所述对象的电阻抗数据的装置；
用于使用假定电模型的传递函数来分析所述获得的电阻抗数据以确定所述对象的多个电阻抗性质的装置；
用于构造性地组合所述确定的多个电阻抗性质中的所选电阻抗性质以提供所述对象的至少一个参数阻抗值的装置；以及
用于对所述确定的参数阻抗值中的一个或者多个进行成像的装置。
13.一种用于分析电传导对象的结构的计算机程序，所述计算机程序提供用于处理器进行以下操作的指令
使用假定电模型的传递函数来分析电阻抗数据以确定所述对象的多个电阻抗性质；以及
构造性地组合所述确定的多个电阻抗性质中的所选电阻抗性质以提供所述对象的至少一个参数阻抗值。
14.一种用于分析电传导对象的结构的方法，所述方法包括以下步骤
(i)在频率范围内获得所述对象的电阻抗数据；
(ii)分析所述获得的电阻抗数据以确定所述对象的多个电阻抗性质；
(iii)构造性地组合所述多个电阻抗性质中的所选电阻抗性质以提供所述对象的参数阻抗值。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤
(iv)将所述参数阻抗值显示为图像的部分。
16.根据权利要求14或者15所述的方法，其中步骤(iii)包括根据阻抗强调算法来构造性地组合预定电阻抗性质。
17.根据权利要求14至16中的任一权利要求所述的方法，其中步骤(i)包括在多个频率处获得所述对象的电阻抗数据。
18.根据权利要求14至17中的任一权利要求所述的方法，其中所述方法用来分析具有细胞结构的电传导对象，并且步骤(ii)包括使用等效电阻抗电路对所述细胞结构进行建模。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述等效电阻抗电路包括与细胞内电阻(Ri)串联的细胞膜电容(C)，所述细胞膜电容(C)和细胞内电阻(Ri)与细胞外电阻(Re)或者等效电路并联。
20.根据权利要求14至19中的任一权利要求所述的方法，其中所述电阻抗性质选自于包括Ri(细胞内电阻)、Re(细胞外电阻)、C(膜电容)、fr(松弛频率)和α(松弛时间)的组。
21.根据权利要求20所述的方法，其中步骤(iii)包括通过相乘来组合fr(松弛频率)和C(膜电容)以提供参数阻抗值。
22.一种用于分析电传导对象的结构的方法，所述方法包括以下步骤
(i)获得所述对象的电阻抗数据；
(ii)使用假定电模型的传递函数来分析所述获得的电阻抗数据以确定所述对象的多个电阻抗性质；以及
(iii)对所述确定的电阻抗性质中的一个或者多个进行成像。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括对电阻抗性质的构造性组合进行成像的步骤。
24.一种用于分析电传导对象的结构的系统，所述系统包括
用于获得所述对象的电阻抗数据的装置；
用于使用假定电模型的传递函数来分析所述获得的电阻抗数据以确定所述对象的多个电阻抗性质的装置；以及
用于对所述确定的电阻抗性质中的一个或者多个进行成像的装置。
25.一种实质上如说明书参照附图所述和/或如附图中所示的用于分析电传导对象的结构的方法。
26.这里公开的任何新颖主题内容或者包括新颖主题内容的任何组合，无论该新颖主题内容或者组合是否在与任一前述权利要求相同的发明的范围内或者与该发明有关。
全文摘要
一种用于分析电传导对象的结构的方法，该方法包括以下步骤(i)在频率范围内获得对象的电阻抗数据；(ii)使用假定电模型的传递函数来分析获得的电阻抗数据以确定对象的多个电阻抗性质；(iii)构造性地组合确定的多个电阻抗性质中的所选电阻抗性质以提供对象的至少一个参数阻抗值；以及(iii)对一个或者多个确定的参数阻抗值进行成像。
文档编号A61B5/053GK101754717SQ200880025604
公开日2010年6月23日 申请日期2008年6月6日 优先权日2007年6月7日
发明者王伟 申请人:德蒙特福特大学