专利名称：一种用于乳腺癌早期普查的电阻抗扫描成像检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种医疗器械，具体涉及一种用于乳腺癌早期普查的电阻抗扫描成像检测仪。
背景技术：
乳腺癌是妇女常见恶性肿瘤之一，早期和无创诊断和鉴别各种乳腺疾病尤其是恶性肿瘤，对提高患者生存率和治愈率极为重要。目前常用的无创检测方法有医尘触诊、X线钼靶、超声成像、红外线法等，它们都不便于做到乳腺癌的大规模普查和早期诊断。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种乳腺电阻抗扫描成像检测仪。乳腺电阻抗扫描(Electrical Impedance Scanning)是一种针对早期乳腺肿瘤诊断的新技术。由于在人体乳腺内正常乳腺组织与各种病变组织(尤其是癌变组织)的电阻率(电导率)相比有显著性差异，因而可以根据这种组织水平上导电性的差别进行成像。
实现上述目的的技术解决方案是，该乳腺电阻抗扫描成像检测仪包括一带有滚轮并可以移动的台式车，台式车分为上、中、下层以及抽屉和台面；一用于检测乳腺电阻抗扫描成像的计算机主机，它置于台式车的下层；一为计算机提供电源的电器主机箱它与计算机主机一起放置在台式车的下层；台式车的中层、上层用于放置和计算机主机配套使用的打印机和键盘及鼠标，它们通过计算机主机的接口和计算机主机相连接；台式车的台面上有计算机主机配置的显示器；电器主机箱内还设置有转接板和激励及控制板，激励及控制板通过一根屏蔽电缆和转接板连接有电流检测电路和检测电极，激励及控制板还通过另外两根屏蔽电缆与计算机主机内的数字IO卡和数据采集卡连接；另外，激励及控制板还与激励电极通过屏蔽线连接。
本实用新型的其它特点是，所述电流检测电路和检测电极置于测量手柄之内。
所述计算机主机中包括激励源、同步脉冲发生器、过电流检测部分、中断响应部分、控制部分和检测信号程控增益放大部分。其中同步脉冲发生器，中断响应部分、控制部分以及激励源的部分电路都集成到大规模可编程逻辑器件FPGA中。
本实用新型的乳腺癌早期普查的电阻抗扫描成像检测仪，采用人体乳腺内正常乳腺组织与各种病变组织的电阻率(电导率)存在差异的特征，因而可以根据这种组织水平上导电性的差别进行成像。以实现早期乳腺肿瘤诊断。
图1是本实用新型的外形结构图；图2是本实用新型的电器连接图；图3是乳腺检测示意图；
图4是乳腺电阻抗扫描成像检测仪框图；图5是电极阵列及其材料图，其中(A)是镀金64电极；(B)是氯化银64电极；(C)是镀金256电极；(D)是氯化银256电极；图6电流/电压转换电路图；图7 64电极系统的多路开关；图8 256电极系统的多路开关；图9系统的激励源原理框图；图10控制部分结构图；图11过电流检测电路原理图；图12报警信号输出示意图；图13数据采集卡接口定义；图14软件系统结构图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本实用新型，
以下结合附图和本实用新型的仪器的作用原理作进一步的详细描述。
一、方法电阻抗扫描(Electrical Impedance Scanning，EIS)成像是利用正方形电极阵列对感兴趣区体表电压或电流进行测量，在二维图像上再现被测区组织电导和电容值的一种技术。电阻抗扫描成像的理论基础是均匀电场中如含有其它电介质时电场的分布就会改变。健康的乳房中大量存在的脂肪组织，可以认为电介质是均一的。癌组织被认为比周围组织有着较高的电导率，因此在一个等效的乳腺组织电流场模型中，癌变组织可以被认为是一个低电阻或高电导的介质，那么它就会使乳腺组织电流场中的电流分布发生改变。由于癌变组织是一个高电导的介质，因此会吸引电流使得穿过它的电流密度增加，如果将测量电极阵列置于乳房表面就可以通过测量电极单元上的电流大小间接地反映电极下的组织特性。EIS乳腺检测基于特异组织在电场中的扰动性，通过对感兴趣区体表电流进行测量，并结合进行相关的信号处理技术，最终反映组织的特异性。检测时被测者手握激励电极(参考电极)，将测量电极置于乳房表面(参见图3)。如果测量电极阵列的电势为地电势，激励电极有一定的电压值，那么诱发电流通过人的手臂到达高电导率的胸肌组织，这样就可以将大面积的胸肌组织看作是一个等电势的平面。在胸肌组织表面和测量电极就构成平行板电容器，它们之间会产生电场。因为健康的乳房中存在大量的脂肪组织，所以可以认为所形成的电场是均匀的，若乳房中存在病变组织，该组织就会在均匀电场中产生扰动，具体表现为该部位对应的测量单元电极上的电流值增加。基于以上检测原理申请人设计并实现了乳腺电阻抗扫描成像检测仪。
乳腺电阻抗扫描成像检测仪主要包括硬件系统、软件系统及软硬件接口三部分。
二、硬件系统EIS乳腺检测硬件系统的工作模式为采用电压激励，对体表电流进行检测。如系统原理框图4所示，整个仪器可分为三大部分即前级测量部分、系统主机部分、以及计算机处理部分。其中前级测量部分包括电流电压转换和多路开关，整个前级测量部分置于测量手柄之内。通过屏蔽电缆线将测量手柄和系统主机连接，主机中包括激励源、同步脉冲发生器、过电流检测部分、中断响应部分、控制部分和检测信号程控增益放大部分。其中同步脉冲发尘器，中断响应部分、控制部分以及激励源的部分电路都集成到大规模可编程逻辑器件FPGA中。计算机部分主要是完成对检测信号的采集，信号数据分析，和对主机中一些模块的控制，以及响应主机的请求。
1.电极阵列EIS系统通过电极阵列检测到电流分布。系统的电极为两种规格8*8＝64电极阵列和16*16＝256电极阵列，阵列中每个电极的有效面积为3*3mm2，电极间距离为1mm。电极阵列周围有一大的环状电极，宽为7mm。电极材料有银/氯化银和镀金两种型号。如图5所示。
2.电流/电压转换直接检测电流信号不便于后级电路进行处理，需将其转换为电压信号。本系统采用如图6所示电流/电压转换电路，将流经电极的电流信号转换为电压信号，并进行了初步放大。
3、多路开关前置级多路开关的作用是通过控制信号将64路(或256路)并行信号转换成串行信号输出。每个测量板检测64路信号，并由四个16选1的多路开关(放大器信号输出选择多路开关)进行切换，每个测量板输出4路信号送入主机系统。同时为了兼容256电极我们选择了两个8选2型多路开关MAX309，用于进行测量板信号的选择。MAX309内部结构为两个独立的4选1的多路开关。为了对工作方式清楚地描述，以下将两个8选1型多路开关描述为四个4选1多路开关。如图7和图8所示，在输出允许(EN1＝1)的情况下，每个测量板上四个多路开关由控制信号MUX0～MUX3来决定将其各自所控制的哪一路信号送往输出端。由这四个16选1的多路开关的输出端所传出的信号被分别连入四个4选1多路开关的相同的输入端，64电极系统中，这四个信号被分别连到四个4选1多路开关(测量板选择多路开关)的输入通道1。256电极系统顺延。4选1多路开关在输出允许(EN2＝1)的情况下，由控制信号MUX4～MUX5来决定将其各自所控制的哪一块测量板传来的信号送往输出端。多路开关的工作方式是，在尽量减小从前置测量级到主机系统的引线数量的前提下，选择数路信号作为输出信号。
4.激励源激励部分基于数字合成技术设计而成的，在具体的电路实现中，充分利用了大规模可编程逻辑器件的集成度高、编程灵活、设计周期短的优点，采用模块化设计思路将整个激励源分为六大部分可编程时钟发生部分、大规模可编程逻辑器件部分、数模转换部分、增益调节部分、以及平滑滤波和缓冲输出部分。结构图如图9所示，激励源的工作原理是控制器通过控制可编程时钟放生器，产生频率可变的时钟信号，该时钟作为系统工作的时钟，送往计数器。计数器的输出作为存储器的偏移地址，从数字I/O口来的控制信号作为存储器的段地址，段地址和偏移地址共同构成存储器的实际寻址地址从中读取波形合成的数据。在系统时钟的控制下，该数据通过一个数模转换器转化为模拟信号输出，经过增益调节部分控制信号输出的幅度，最后通过平滑滤波器和缓冲输出电压激励信号。同时计数器的输出被送往同步信号放生器中产生与激励信号同步的脉冲信号，用于后级数据采样。
5、控制部分系统控制部分由数字IO板和FPGA共同实现，完成的功能有激励输出频率控制、增益控制、以及多路开关切换的控制、采样控制、激励方式选择、系统复位、待机控制，以及检信号幅度增益控制。
数字IO板和FPGA结合完成的控制主要是激励输出频率及增益控制，利用可编程时钟芯片实现变频输出，该芯片的控制引脚共19根。在实现程控增益调节时所使用的AD7945是一个12位的DA，需12根控制线。数字IO的输出控制口因数量受限，我们结合FPGA多用户IO口的功能共同完成控制功能。具体实现如图10所示在FPGA中通过译码器功能完成数字IO口对可编程时钟和增益调节DA的控制。
6、过电流检测电路为了保证被测者的安全，系统设计了过电流检测电路，当检测中输出电流过大时可以报警。图11是过电流检测电路原理图，该电路所用到的主要器件是AD620仪表放大器，LM339比较器。该电路的电流检测原理是，当输出电流变化时运放的供电电流将发生相同的变化，所以采用在运放供电端串接电阻，检测该端电压的压的变化，进而判断出电流的变化，通过AD620进行放大信号之后通过可调参考电压的比较器判断出电流的强弱。
7、报警部分的实现如图12所示，当被检测电压的幅值高过参考信号时，比较器就会产生一些脉冲信号，在一个信号周期内，通过检测这些脉冲信号，输出报警信号。该部分通过FPGA实现，具体实现原理为在syn_pluse的上升沿将Warn_out置为低电平，在syn_pluse的下降沿通过判断是否有电流检测脉冲信号Pluse的产生，若有则在下降沿的同时Warn_out输出为高电平。
9、中断响应部分硬件系统中可通过三个中端源产生中断信号，这三个中断源分别是电流报警信号、测量启动信号，还有一个预留。这三个信号任意一个都可以引起中断，其中电流报警产生的中断优先级最高、测量启动信号产生的中断优先级次之。当硬件系统产生中断后，向计算机发出中断请求信号。计算机检测到中断信号后，向硬件发送中断以响应信号，进入中断处理程序。在计算机进行中断处理时，硬件系统不在发出中断，当中断响应程序执行结束后，硬件系统可以再次发出中断请求信号。
三、软硬件接口1、数字IO控制数字IO板选择AC6412，AC6412是一款通过光电隔离的I/O板，具有32路输入和32路输出。输出为集电极开路输出(OC输出)，通过上拉可以提供3～24伏的输出。输出建立时间小于50us。设计时申请人利用30路输出控制信号完成对系统各模块的控制，同时利用9路输入读取系统的一些状态值。
硬件设备需设定的参数频率控制字硬件设备电流源输出的驱动电流信号的频率由IO板输入端口Port0的D00～D07这8位频率控制字(Dfctrl)决定0≤Dfctrl＜25时，50Hz≤fsignal＜100Hz， 步长2Hz；25≤Dfctrl＜50时， 100Hz≤fsignal＜200Hz，步长4Hz；50≤Dfctrl＜75时， 200Hz≤fsignal＜400Hz，步长8Hz；75≤Dfctrl＜100时， 400Hz≤fsignal＜800Hz，步长16Hz；100≤Dfctrl＜125时， 800Hz≤fsignal＜1600Hz， 步长32Hz；125≤Dfctrl＜150时， 1600Hz≤fsignal＜3200Hz， 步长64Hz；150≤Dfctrl＜175时， 3200Hz≤fsignal＜6400Hz， 步长128Hz；175≤Dfctrl＜200时， 6400Hz≤fsignal＜12800Hz， 步长256Hz；200≤Dfctrl＜225时， 12800Hz≤fsignal＜25600Hz，步长512Hz；225≤Dfctrl＜250时， 25600Hz≤fsignal＜51200Hz，步长1024Hz；(fsignal为信号频率)驱动信号的幅值硬件设备电流源输出的驱动电流信号的幅值由IO板输入端口Port0的DO8～DO11这4位决定DO11～DO8＝’0000’ 输出电压幅值＝0.1V＝’0001’ 输出电压幅值＝0.3V＝’0010’ 输出电压幅值＝0.5V＝’0011’ 输出电压幅值＝0.7V＝’0100’ 输出电压幅值＝0.9V＝’0101’ 输出电压幅值＝1.1V＝’0110’ 输出电压幅值＝1.3V＝’0111’ 输出电压幅值＝1.5V＝’1000’ 输出电压幅值＝1.7V＝’1001’ 输出电压幅值＝1.9V＝’1010’ 输出电压幅值＝2.1V＝’1011’ 输出电压幅值＝2.3V
＝’1100’ 输出电压幅值＝2.5V其余2.1v待机IO板输入端口Port0的D012位控制器件的POWERDOWN0为正常工作；1为待机；采样允许IO板输入端口Port0的D013位为采样充许控制0为不充许采样；1为充许采样，硬件产生采样脉冲；波形选择IO板输入端口Port0的D014位为波形选择控制0为单频；1为4频；复位IO板输入端口Port0的D015为硬件系统复位控制0正常工作；1复位；电极选择IO板输入端口Port1的D016～D023为采样电极选择控制PORT1(D016～D021)MUX0～MUX5用于电极选择控制；PORT1(D022～D023)EN1～EN2用于电极选择控制；能使每一测量板由四个16选1的多路开关(电极选择多路开关)进行切换，在输出允许(EN1＝1)的情况下，这四个多路开关由控制信号MUX0～MUX3来决定将其各自所控制的哪一路信号送往输出端。由这四个16选1的多路开关的输出端所传出的信号被分别连入四个4选1多路开关的相同的输入端，64电极系统中，这四个信号被分别连到四个4选1多路开关(测量板选择多路开关)的输入通道1。256电极系统顺延。4选1多路开关在输出允许(EN2＝1)的情况下，由控制信号MUX4～MUX5来决定将其各自所控制的哪一块测量板传来的信号送往输出端。它们的输出分别被送往DAQ板的测量通道CH1～CH4。在64电极系统中MUX4～MUX5应设为“00”。(详见图7)PGA增益控制IO板输入端口Port1的DO24～DO26为程控增益放大器(PGA)增益控制DO26～DO24＝’000’ 放大倍数0.12倍＝’001’ 放大倍数0.24倍＝’010’ 放大倍数0.48倍＝’011’ 放大倍数0.945倍＝’100’ 放大倍数1.89倍＝’101’ 放大倍数3.78倍＝’110’ 放大倍数7.515倍＝’111’ 放大倍数15倍手柄中断响应IO板输入端口Port1的DO27位用于计算机通知硬件设备手柄中断已被系统响应，从1到0为已响应；手柄指示灯IO板输入端口Port1的DO28~DO29用于控制手柄上的两个指示灯，1为灭；0为亮。
硬件设备能读出的状态中断请求当硬件系统有处理要求时，IO板输入端口Port0的DI0位被置为1，此时有以下几种状态DI19～DI19＝“00”硬件故障；“10”数据采集请求；“x1”保留；硬件故障报警IO板输入端口Port1的DI20位，当硬件出现故障时被置为1，正常时为0电极类型IO板输入端口Port1的DI21～DI22位“11”256方形电极阵列；“10”256圆形电极阵列；“01”64方形电极阵列；“00”64圆形电极阵列；硬件启动状态IO板输入端口Port1的DI23位，硬件正常成功启动时为1，不成功为0。
AC6412型IO板本系统使用AC6412作为IO控制接口，AC6412是一款通用光电隔离I/O板，具有32路输入、32路输出、二路16位计数器。采用PCI总线支持即插即用、无需地址跳线。AC6412的32路输入支持5-24伏输入，同时输出为大功率集电极开路输出(OC输出)，可以方便的驱动继电器、LED等负载。
2、AD转换EIS系统的AD转换通过NI公司生产的NI-6024E来完成，6024E为12位精度、l6路模拟输入、8位数字IO的多工作模式AD转换卡，其最高转换速度为200kHz，其接口定义如图13所示。
其中ACH0～ACH15为16路模拟输入；DI00～DI07为8路数字IO；EIS系统中用到的两种AD转换工作模式EIS系统的驱动信号频率为50Hz～20KHz，为最大可能地节省信号采集时间，系统在低频时，AD工作在多通路扫描模式(Scan Mode)，而在较高频率时，AD工作在单通道转换模式(Convert Mode)。当驱动信号频率在50Hz～300Hz时，AD板工作在4通道外触发扫描模式，即用CH1，CH2，CH3，CH4分别采集四个电极上的信号，用CHO采集原始驱动电压信号。外触发采样信号的频率随驱动信号频率变化，保证在每周期采128点；当驱动信号频率在300Hz～20kHz时，AD板工作在单通道外触发转换模式，用CHO每次采集一个电极上的信号。
扫描方式下的相位校正在驱动信号在50Hz～300Hz时，6024E工作在外触发扫描模式下，每次触发信号到来之后，AD启动，依次采集CH1，CH2，CH3，CH4上的信号各一点，下一个触发信号到来再进行一次……直到采够一个128点周期。这种情况下，单个通道上的采样频率由外触发信号频率决定，而通道间采样点的时间间隔由AD板上的采样频率决定。在本系统中将其设为200kHz。由于这一采样间隔的存在，引入了一个系统性的相位差，需要对这一相差(5us、10us、15us)进行校正。
单通道方式下的周期合成在驱动信号大于300Hz时，由于6024E的最高采样频率为200kHz，为了后期信号处理的要求，保证每周期128点采样，引入了周期合成技术，将不足每周期128点的采样的多个周期合成为一个128点采样的周期。控制采样频率的外部脉冲由硬件数字设备产生，软件系统发送的频率控制字同时决定驱动信号频率和采样脉冲频率。
下表是本实用新型采样的周期合成及频率控制字等参数。
预采样6024E数据采集板在每次改变设置后的第一次数据采集时会在第一个通道自动存在一个系统性相位误差。为避免这一问题，在每次采样前都启动AD进行小数据量的数据采集，称为预采样。
3.数字解调假设激励信号含有n个频率成分，其幅度分别为Ai，角频率为kiω。将其注入成像目标区域，测得的信号经每周期N点的均匀采样(N＞2max(k0， k1，…，kn-1))后可得序列式中Z1对应着第i个频率成份时阻抗的模，φi对应该频率下的相角j为0到N-1的整数。
考虑三角函数的正交特性，分别构造正弦序列S1sin(2kiπj/N)和S2cos(2k1πj/N)，Ai1=Σj=0N-1Sn*Si1(j)=NAiZicos(φi)/2;]]>Ai2=Σi=0N-1Sn*Si2(j)=NAiZisin(φi)/2.]]>则Sn与S1和S2的内积分别为由于N和A1均为已知量，故Ai1与Ai2分别对应相应频率下阻抗的实部和虚部。
采用正交序列数字解调法时欲提取某频率下的阻抗信息，只需先找出相应的正交序列S1与S2，然后将采样数据与这两个序列中的对应元素分别相乘，再与上一次的计算结果相加求和。计算过程无需等待下一个采样点到来，计算完成后采样值也不用保存。经2*n*N次乘法运算和2*n*(N-1)次加法运算便可得出一组阻抗信息。
Snnoise(j)＝Sn(j)+δj，j＝0，1，……，N-1.
假设测量信号中引入均值为0，方差为σ2随机误差δ，则公式(1)变为此时各频率分量的信噪比(SNR)为SNRi=AiZi/σ2]]>这里SNR采用信号的有效值与标准差的比值的定义.经正交序列数字解调可得SNRi′=AiZiN/2σ=SNRiN/2]]>其信噪比提高了(N/2)1/2倍。
四、软件系统1)软件系统的组织结构(1)组织方式整个系统使用MicroSoft Visual C++.NET 2003中文版实现，以一个可执行的工程为主程序，调用三个动态链接库工程。
(2)工程构架见图14以界面工程(EIS)为可执行程序，需要时调用其他三个工程(EISIO、EISAlgo、TaskKeyHook)生成的动态链接库。
(3)每个工程的功能i.界面工程(EIS)实现人机接口、数据存取、图像生成、系统整合等。本工程调用其他三个工程进行工作；ii.硬件接口工程(EISIO)实现对硬件接口的控制(测量数据的读取，硬件的控制)；iii.算法工程(EISAlgo)实现EIS成像算法；iv.键盘钩子工程(TaskKeyHook)实现屏蔽任务管理器、任务栏、程序切换。
2)数据结构(1)双精度浮点复数定义struct ComplexNumber//双精度浮点复数{double fReal；//实部double fImaginary；//虚部}；(2)系统信息struct EISSystemInfo//数据中与软件系统相关的信息{char szFlag[21]；//EIS系统标志，20字节char szVersion[51]；//EIS版本标志，50字节inti Serial No；//EIS整机系统序列号，4字节int iCurrentOrderNo；//EIS本机测量顺序流水号，4字节}；(3)病人信息struct EISPatientInfo//一次检查中与病人相关的信息{char szID[41]；//ID，应该与医院的HIS系统中的内容一致，40字节char szName[41]；//姓名，40字节char szAbstract ；//简要描述，1024字节BYTE byGender；//性别0男；1女，1字节BYTE byAge；//年龄，周岁，1字节char szNation[21]；//民族，20字节char szBirthday[9]；//出生日期yyyymmdd，8字节BYTE byMenarche Age；//被测者初潮年龄unsigned char(1字节)(周岁)char szLastMensesFirstDate[9]；//被测者上次月经开始日期string(8字节)(格式yyyymmdd)
BYTE byMarried；//被测者婚否unsigned char(1字节)(0已婚；1未婚；2未知)BYTE byProcreated；//被测者育否unsigned char(1字节)(0生育过；1未育；2未知)BYTE byPregnant；//被测者怀孕状态unsigned char(1字节)(0正在怀孕；1未孕；2未知)BYTE byLactation；//被测者哺乳状态unsigned char(1字节)(0正在哺乳；1未哺乳；2未知)double fStature；//身高，单位米，8字节double fWeight；//体重，单位公斤，8字节double fLeftMammaRootGirth；//左侧乳房根部周长，单位米，8字节double fLeftMammaHeight；//左侧乳房根部距乳头高度，单位米，8字节double fRightMammaRootGirth；//右侧乳房根部周长，单位米，8字节double fRightMammaHeight；//右侧乳房根部距乳头高度，单位米，8字节char szBreastShape[513]；//被测者乳房形状描述(包括外形是否对称，乳房表面血管是否扩张，乳头、乳晕形状描述，乳房大小)string(512字节)(文字描述)char szBreastSkin[513]；//被测者乳房皮肤状态(被测区域表面是否光滑，有无创伤，疤痕，痣))string(512字节)(文字描述)}；(4)测量信息struct EISMeasureInfo//一次检查中与测量相关的信息{char szSite[51]；//测量地点，50字节char szUnit[51]；//测量单位，50字节char szPhysicianName[41]；//测量医生姓名，40字节char szStartTime[15]；//测量启动时间yyyymmddhhmmss，14字节char szEndTime[15]；//测量结束时间yyyymmddhhmmss，14字节double fEnvironmentTemperature；//测量环境温度单位℃，8字节double fEnvironmentHumidity；//测量环境湿度，单位％，8字节BYTE byDataAcquireModel；//测量数据采集模式0AD；其它编码，1字节BYTE byADSampleADPrecision；//采样精度(AD板位数)，1字节BYTE byDemodulationModel；//解调方式(编码)，1字节char szResultAbstract ；//关于测量或结果的简要描述，1024字节}；(5)其他检查的结果
struct EISOtherResultInfo//其他仪器或手段的诊断结果{//其他仪器或手段的诊断结果char szPalpationResult[513]；//临床触诊结果string(512字节)(文字描述)char szBUltraSoundResult[513]；//B超诊断结果string(512字节)(文字描述)char szInfraredResult[513]；//红外诊断结果string(512字节)(文字描述)char szXRayResult[513]；//X线诊断结果string(512字节)(文字描述)}；(6)图像的窗位和窗宽struct EISPicWindowPara//一组图像的实部和虚部的窗位和窗宽{int iRealPos；//实部窗位int iRealWidth；//实部窗宽int iImaginaryPos；//虚部窗位int iImaginaryWidth；//虚部窗宽}；(7)数据单元的列表struct EISUnitList//一组测量数据单元对应的列表{BOOL bHaveData；//TRUE有数据；FALSE没有数据short int nOrderNo；//单元序号，从1开始递增，2字节BYTE byType；//单元类型，对应单频/混频/扫频1/2/3，1字节BYTE byFrequencyModel；//单元频率模式，对应单频/混频/扫频1/2/3，1字节short int nFrequencyNumber；//单元激励频率数，2字节int iLenghth；//单元总长度，以字节数计算，4字节}；(8)单个的数据单元struct EISUnitData//一组测量数据单元{BOOL bHaveData；//TRUE有数据；FALSE没有数据BYTE byFrequencyModel；//激励恒压源的频率模式，单频/混频/扫频1，2，3，1字节BYTE byElectrodeType；//测量电极型号，编码，1字节short int nElectrodeNumber；//测量电流电极数(目前为64/256)，2字节
double fDrivenVoltageValue；//激励电压幅值，单位伏特，8字节double fPrimaryGain；//测量初级放大倍数，8字节double fPgaGain；//测量程控增益，8字节BYTE bySourceLocation；//激励恒压源的位置0左手；1右手，1字节BYTE byMeasureLocation；//被测量器官的位置(左、右乳腺)(0左侧；1右侧)，1字节double fProbeAngle；//探头中心点角度(以乳头为原点的坐标系)，单位角度0-360，8字节double fProbeDistance；//探头中心点距乳头相对于乳房半径的距离百分比(以乳头为原点的坐标系)，8字节short int nFrequencyNumber；//激励频率数，2字节//以下应为根据频率数的变化而变化的动态长度CArray<double，double>aFrequencyValue；//激励恒压源的频率值double(8*频率数字节)(按照频率递增顺序排列)(单位赫兹)CArray<BYTE，BYTE>aADSampleVelocity；//AD采样速度unsigned char*频率数(1*频率数字节)(按照频率递增顺序排列)CArray<BYTE，BYTE>aSamplePeriodNumber；//采样周期数unsigned char*频率数(1*频率数字节)(按照频率递增顺序排列)CArray<ComplexNumber，ComplexNumber>aMeasureData；//测量电流(实部，虚部)矩阵(double，double)*测量电流电极数*频率数(16*测量电流电极数*频率数字节)(按照频率递增顺序排列)(单位欧姆)CArray<EISPicWindowPara，EISPicWindowPara>aPicWindow；//生成图像的窗位，窗宽2*int*频率数//单一值(与频率个数无关)BYTE byPrintedFlag；//0不打印；其他打印char szImageAbstract ；//关于一个图像组的简要说明}；(9)某个病人的全部数据(不含图像，图像由数据直接计算得到)class CEISData//数据结构{publicCEISData()；virtual~CEISData()；private//所有的字符串变量的长度均比数据结构中定义的长度增1个字节
//读入数据时必须给所有的字符串型变量的结尾增加一个结束字符’\0’//system informationchar m_szSystemFlag[21]；//EIS系统标志，20字节char m_szSyStemVersion[51]；//EIS版本标志，50字节int m_iSystemSerialNo；//EIS整机系统序列号，4字节int m_iCurrentOrderNo；//EIS本机测量顺序流水号，4字节//patient informationchar m_szPatientID[41]；//ID，应该与医院的HIS系统中的内容一致，40字节char m_szPatientName[41]；//姓名，40字节char m_szPatientAbstract ；//简要描述，1024字节BYTE m_byPatientGender；//性别0男；1女，1字节BYTE m_byPatientAge；//年龄，周岁，1字节char m_szPatientNation[21]；//民族，20字节char m_szPatientBirthday[9]；//出生日期yyyymmdd，8字节BYTE m_byPatientMenarcheAge；//被测者初潮年龄unsigned char(1字节)(周岁)char m_szPatientLastMensesFirstDate[9]；//被测者上次月经开始日期string(8字节)(格式yyyymmdd)BYTE m_byPatientMarried；//被测者婚否unsigned char(1字节)(0已婚；1未婚；2未知)BYTE m_byPatientProcreated；//被测者育否unsigned char(1字节)(0生育过；1未育；2未知)BYTE m_byPatientPregnant；//被测者怀孕状态unsigned char(1字节)(0正在怀孕；1未孕；2未知)BYTE m_byPatientLactation；//被测者哺乳状态unsigned char(1字节)(0正在哺乳；1未哺乳；2未知)double m_fPatientStature；//身高，单位米，8字节double m_fPatientWeight；//体重，单位公斤，8字节double m_fPatientLeftMammaRootGirth；//左侧乳房根部周长，单位米，8字节double m_fPatientLeftMammaHeight；//左侧乳房根部距乳头高度，单位米，8字节double m_fPatientRightMammaRootGirth；//右侧乳房根部周长，单位米，8字节double m_fPatientRightMammaHeight；//右侧乳房根部距乳头高度，单位米，8字节char m_szPatientBreastShape[513]；//被测者乳房形状描述(包括外形是否对称，乳房表面血管是否扩张，乳头、乳晕形状描述，乳房大小)string(512字节)(文字描述)char m_szPatientBreastSkin[513]；；//被测者乳房皮肤状态(被测区域表面是否光滑，有无创伤，疤痕，痣))string(512字节)(文字描述)//measure informationchar m_szMeasureSite[51]；//测量地点，50字节char m_szMeasureUnit[51]；//测量单位，50字节char m_szMeasurePhysicianName[41]；//测量医生姓名，40字节char m_szMeasureStartTime[15]；//测量启动时间yyyymmddhhmmss，14字节char m_szMeasureEndTime[15]；//测量结束时间yyyymmddhhmmss，14字节double m_fMeasureEnvironmentTemperature；//测量环境温度单位℃，8字节double m_fMeasureEnvironmentHumidity；//测量环境湿度，单位％，8字节BYTE m_byMeasureDataAcquireModel；//测量数据采集模式OAD；其它编码，1字节BYTE m_byMeasureADSampleADPrecision；//采样精度(AD板位数)，1字节BYTE m_byMeasureDemodulationModel；//解调方式(编码)，1字节char m_szMeasureResultAbstract ；//关于测量或结果的简要描述，1024字节//其他仪器或手段的诊断结果char m_szPalpationResult[513]；//临床触诊结果string(512字节)(文字描述)char m_szBUltraSoundResult[513]；//B超诊断结果string(512字节)(文字描述)char m_szInfraredResult[513]；//红外诊断结果string(512字节)(文字描述)char m_szXRayResult[513]；//X线诊断结果string(512字节)(文字描述)//data unit listshort int m_nUnitNumber；//全部单元的个数(第一级基本单元和第二级单元分别计算)，2字节CArray<EISUnitList，EISUnitList>m_aUnitList；//数据单元列表数组CArray<EISUnitData，EISUnitData>m_aUnitData；//数据单元数组}；(10)用于显示的单个图像单元struct EISPictureUnit//单个图像单元{BOOL bSetGrey；//TRUE已经设定了灰度数组中的数据BOOL bSetValue；//TRUE已经设定了值数组中的数据int iPrecise；//图像的精度——位数，确定窗口全长，现为4096(12位)int iWindowPos；//当前图像的窗位，指示显示图像区间的下限int iWindowWidth；//当前图像的窗宽，指示在窗位向上显示的范围double fPixelMaxValue；//全部像素点原始值中的最大值double fPixelMinValue；//全部像素点原始值中的最小值
RECT rctRect；//指定图像显示的区域坐标int iDimension；//显示出来的图像的行数或列数int iDataDim；//原始数据矩阵的维数int iMagnifyRate；//显示的图像相对于原始数据，放大的倍数CArray<int，int>aPixelGrey；//在当前窗位、窗宽下映射到0——255的灰度值CArray<double，double>aPixelValue；//图像像素点的原始值BOOL bPrintFlag；//TRUE将要在报告中打印CString sAbstract；//关于本图像的简要说明BOOL bUsingOutMaxMinPosWidth；//使用外部设定象素值的最大最小值以及窗宽窗位来确定灰阶；TRUE使用；FALSE用本组图像的最大最小值以及窗宽窗位来确定灰阶double fOutPixelMaxValue；//外部设定的全部图像组中像素点原始值中的最大值double fOutPixelMinValue；//外部设定的全部图像组中像素点原始值中的最小值BOOL bUsingProcessedValue；//使用原始象素值经再处理后的中间值计算灰阶；TRUE使用；FALSE直接用原始数据计算灰阶CArray<double，double>aPixelMiddle；//原始象素值经再处理后的中间值BOOL bSetMiddle；//中间值已存在double fPixelMean；//全部象素点值中的平均值double fPixelMiddleMean；//中间值的平均值double fPixelMiddleMax；//中间值的最大值double fPixelMiddleMin；//中间值的最小值double fOutPixelMean；//外部设定的象素值的平均值BOOL bRealPart；//TRUE实部；FALSE虚部}；(11)单帧测量参数struct EISFramePara//单帧测量参数{int iMeasLoc；//0left chest；1right chestint iDriveLoc；//0left hand；1right handint iElectrodeNo；//激励电极数，64或256double fProbeAngle；//手柄相对于乳头的角度，采用以乳头为原点的直角坐标系double fProbeDistance；//探头对于乳头中心的距离(以相对于乳房半径的百分比为准)double fDriveFreq；//激励电压源的频率double fDriveValue；//激励电压源的幅值
int iPgaGain；//测量时的程控增益的放大倍数}；(12)灰阶及窗位和窗宽参数struct EISGreyPara//灰阶及窗位和窗宽相关信息设置{int iFunction；//灰阶设置方法0按原始数据的直接线性调整；1按数据的对数进行线性调整；2自然对数；3反正切int iLimit；//灰阶极限值确定方法0自动的最大最小值；1均值定位；2指定的上限和下限int iMeanGrey；//均值对应的灰阶值0-255double fRealAbsMax；//绝对灰阶的实部最大值double fRealAbsMin；//绝对灰阶的实部最小值double fImaginaryAbsMax；//绝对灰阶的虚部最大值double fImaginaryAbsMin；//绝对灰阶的虚部最小值BOOL bSameGrey；//采用全局统一的灰阶，TRUE使用；FALSE使用自身的灰阶int iCurSameGreyStyle；//当前确定的相同显示灰阶的方式 0根据所有图像的最大值和最小值确定灰阶；1根据当前选定的图像组的最大值最小值确定灰阶int iDataProcess；//对原始的象素值数据的处理方式0不作任何处理；1对均值归一化double fSingularValue；//奇异值，定义为相对于本帧图像象素点值的均值的倍数}；3)界面设计(1)运行方式设计为在计算机启动后自动运行，并不允许运行其他程序，关闭本程序将导致计算机的关闭并切断电源；(2)界面的风格程序为全屏幕方式运行，背景颜色为黑色，没有菜单的显示，仅在屏幕右侧边缘出现工具栏。整个屏幕是一个CFormView视窗，在其上直接放置一个CTabCtrl控件，但此控件是一个从CTabCtrl派生的自定义的新型控件，可以将一组对话框作为CTabCtrl控件的每一页。通过对应的标签进行切换。第一个对话框为病人信息页面，第二个为扫描模式页面，第三个为目标模式页面。
(3)病人信息该页面用于输入病人与EIS检查相关的所有信息，主要包括病人自身的信息、检查医院和医生的信息、环境和时间信息、最终的检查结果，以及必要的其他信息。
(4)扫描模式
该页面针对200Hz激励情况下，分别按照医生视角的方位，每个乳房分为9个区域，依次进行测量并成像。每一组测量数据可以生成电导和电容两个图像，整体上将所有的电导图像排列在上方，而所有的电容图像排列在下方，便于观察。对于当前选中的图像组可以显示其部分测量相关参数、打印标志以及单独的说明信息；通过调节窗位和窗宽滑动条，可以调节其灰度显示；也可显示对应的放大图像。
(5)目标模式该页面可以设定任意许可的激励频率、任意可能的乳房区域，所有的图像按照先后顺序依次排列，且电导图像和对应的电容图像上下相邻，当前屏幕可以显示12组图像，超出的图像，使用翻页的方式可以任意切换。对于当前选中的图像组可以显示其部分测量相关参数、打印标志以及单独的说明信息；通过调节窗位和窗宽滑动条，可以调节其灰度显示；也可显示对应的放大图像。
4)基本功能(1)记录和显示与EIS检查相关的病人、医生、环境等信息，以及检查结论。
(2)硬件参数设定允许设定激励频率、激励电压幅值、PGA增益三个参数。
(3)探头定位参数设定包括左右乳房、右左手、探头中心距乳头距离相对于乳房半径的相对比值、探头中心与乳头连线在以乳头为中心的直角坐标系中相对于正x轴的夹角(0-360度)。这四个参数可以在参数设定对话框中指定，也可以在探头定位窗中通过鼠标定位。
(4)采集数据数据采集有两种方式，一是通过“单帧”按钮，每次采集一帧数据，可以生成两个图像，为一个图像组。二是通过探头手柄上的外触发测量键。外触发方式在扫描模式时，每次测量一帧数据，且测量按照默认的顺序依次进行，中间不需手工干预。在目标模式时，若没有设置选用频率轮扫方式，则每次测量一帧数据，没有默认的顺序；若设置了频率轮扫方式，则按照选定的激励频率，依次切换，在一次触发下，完成设定的轮扫频率个数帧数据的采集。
(5)测量数据回放可以显示选中图像组的测量数据，这是原始数据。同时在对话框中以红色显示最大值，以绿色显示最小值，并计算数据的算术平均值显示在下方。
(6)探头定位回放对于选中的图像组，若打开探头定位窗，则在其中指示其探头的定位信息，便于观察。
(7)窗位和窗宽调节由于数据采集的AD转换精度为12位，即有4096个等级，而显示器的灰度仅能表示256级灰阶，故必须将4096级映射到256级。通过窗位和窗宽调节，可以分段观察图像，获得最合适的映射关系，看到最有效的灰度图像。
(8)放大图像显示对于任意一组图像，都将其在屏幕的右侧显示放大的图像，利于观察。
(9)图像测量参数的显示对于选中的图像组，在屏幕下方的中间，显示了相应的数据采集时的参数，包括硬件参数和探头定位参数。
(10)图像说明信息的显示和录入对于选中的图像组，在屏幕下方的右侧，可以输入或显示已有的单独的说明信息。
(11)图像组的打印选择对于选中的图像组，可以选择是否在诊断报告中出现。
(12)当前硬件参数和探头定位参数的显示在屏幕下方的左侧，显示了当前设定的硬件参数和探头定位参数。这些参数对于以后的测量起作用。通过查看这些参数，可以发现是否存在不合适的参数，以立即更改。
(13)统一的窗位和窗宽对于扫描模式和目标模式，可以分别设定当前的窗位和窗宽设定适用于全部图像组。这样便于一次性调节所有的图像组。
(14)图像灰阶处理对于扫描模式和目标模式，可以分别设定其灰阶处理方式。灰阶处理的目的是在同一的标准下，达到最佳的图像观察效果。处理过，仍可以调节其窗位和窗宽。
(15)新建文档建立一个全新的文档，其全部数据恢复到初始状态。当前打开的文档若有涉及文档数据的改动，会提示保存文档。
(16)打开文档选择一个已经存在的EIS文档，可以恢复其全部的信息显示和图像显示。当前打开的文档若有涉及文档数据的改动，会提示保存文档。
(17)保存文档将当前的文档保存到硬盘上，所有的测量数据和相关信息同时被保存。保存文档时，若是一个新的文档，则软件自动生成一个默认的文件名，格式为“病人姓名-医生姓名-检查时间”，也可以自行输入其他的文件名；若以前保存过(如打开的文档或中间进行过保存)，则软件自动显示原有的文件名，也可以自行输入其他的文件名。
(18)选定图像组的删除对于选定的图像组，可以将其删除，且在文档数据中也同时删除。
(19)选定图像组的位图拷贝对于选定的图像组，可以将其位图拷贝到剪切板中或保存到一个位图文件中，便于在其他地方使用。
(20)诊断报告的预览
诊断报告中包含病人的基本信息和检查相关的基本信息以及最终的检查结论。同时对于所有的选中在报告中打印的图像组，则依次显示在报告中，而且包含其相关的参数和说明信息。预览就是在打印前，观察整个诊断报告，以确定是否合适和完整。
(21)诊断报告的打印全部的诊断报告，可以通过普通的计算机打印机，打印到普通打印纸上，提交给病人。
(22)测量流水号的自动管理对于一台EIS系统，测量流水号从1开始，每一次有效的检查会自动增1，不可以手工修改。这是为了方便文档的管理和确定检查次数。
(23)软件注册每一台安装的EIS系统，会自动生成其特有的本地客户代码，将此代码反馈给销售商，可以得到相应的注册代码。输入合法的注册代码后，EIS软件系统才能正常工作。注册代码分为试用若干次检查或永久有效两类，有专门的独立的软件程序生成。
(24)EIS产品的版权信息在“关于”对话框中，显示了EIS产品的版权相关信息。
(25)退出程序关闭程序。若已有涉及文档数据的改动，会提示保存文档。完全设定的程序，将在退出本程序后自动关闭计算机。
权利要求1.一种用于乳腺癌早期普查的乳腺电阻抗扫描成像检测仪，其特征在于，该乳腺电阻抗扫描成像检测仪包括一带有滚轮(1)并可以移动的台式车(7)，台式车(7)分为上、中、下层以及抽屉(5)和台面；一用于检测乳腺电阻抗扫描成像的计算机主机(2)，它置于台式车(7)的下层；一为计算机提供电源的电器主机箱(3)它与计算机主机(2)一起放置在台式车(7)的下层；台式车(7)的中层、上层用于放置和计算机主机(2)配套使用的打印机(4)和键盘及鼠标(6)，它们通过计算机主机(2)的接口和计算机主机(2)相连接；台式车(7)的台面上有计算机主机(2)配置的显示器(8)；电器主机箱(3)内还设置有转接板和激励及控制板，激励及控制板通过一根屏蔽电缆和转接板连接有电流检测电路和检测电极(9)，激励及控制板还通过另外两根屏蔽电缆与计算机主机(2)内的数字IO卡和数据采集卡连接；另外，激励及控制板还与激励电极通过屏蔽线连接。
2.如权利要求1所述的乳腺电阻抗扫描成像检测仪，其特征在于，所述电流检测电路和检测电极(9)置于测量手柄之内。
3.如权利要求1所述的乳腺电阻抗扫描成像检测仪，其特征在于，所述计算机主机(2)中包括激励源、同步脉冲发生器、过电流检测部分、中断响应部分、控制部分和检测信号程控增益放大部分；其中同步脉冲发生器，中断响应部分、控制部分以及激励源的部分电路都集成到大规模可编程逻辑器件FPGA中。
专利摘要本实用新型公开了一种用于乳腺癌早期普查的乳腺电阻抗扫描成像检测仪，包括一台式车，台式车上放置有用于检测乳腺电阻抗扫描成像的计算机主机以及和计算机主机配套使用的打印机、键盘及鼠标和显示器；和为计算机提供电源的电器主机箱；电器主机箱内还设置有转接板和激励及控制板，激励及控制板通过一根屏蔽电缆和转接板连接有电流检测电路和检测电极，激励及控制板还通过另外两根屏蔽电缆与计算机主机内的数字IO卡和数据采集卡连接；另外，激励及控制板还与激励电极通过屏蔽线连接。本实用新型采用人体乳腺内正常乳腺组织与各种病变组织的电阻率(电导率)存在差异的特征，根据这种组织水平上导电性的差别进行成像。以实现早期乳腺肿瘤诊断。
文档编号G06F17/00GK2754558SQ20042004174
公开日2006年2月1日 申请日期2004年4月7日 优先权日2004年4月7日
发明者董秀珍, 付峰, 史学涛, 刘锐岗, 尤富生, 王满仓, 王国岭, 季振宇 申请人:中国人民解放军第四军医大学, 上海英迈吉东影图像设备有限公司