根据所提供的文件内容,可以提炼出以下知识点:
1. FPGA在生物电阻抗成像系统设计中的应用
生物电阻抗成像系统(EIT)需要处理大量的数据,并且需要快速响应来产生图像。FPGA(现场可编程门阵列)由于其高度的可配置性和实时性能,非常适合这样的应用。在这个系统中,Spartan3E系列XC3S500E FPGA被选为处理核心,它能够执行高速的模拟到数字(A/D)采集,并且执行数字解调。
2. 系统硬件组成
系统由16个电极构成,这些电极能够对被测试对象施加安全的激励电流或电压,并且测量表面的电压或电流信号。微处理器PicoBlaze被嵌入到FPGA中,用以实现逻辑控制、生成激励信号以及高速数据采集和数字解调功能。
3. 数据传输和图像重建
采集到的数据通过RS232串行通信接口传输到PC机。PC机利用这些数据重建人体内部的电阻率分布或其变化图像。这个图像重建过程是电阻抗成像技术的核心部分,它能够提供关于组织结构和生理状态的详细信息。
4. 生物电阻抗成像技术的优点和应用
生物电阻抗成像技术(EIT)是一种新兴的功能成像技术,具有无创、无辐射、成本低廉等优点。与传统的成像技术相比,如CT、超声波和核磁,EIT更安全,而且由于成本较低,可以频繁地进行检测。EIT技术广泛应用于心脏、肺部、脑部和胃等器官的研究中。
5. 研究挑战和未来发展方向
尽管国外研究在ECT和ERT系统硬件开发方面较早发展,但系统的结构复杂和成本较高限制了它们在实际应用中的普及。本文件所介绍的研究设计了一个简化、成本效益较高的系统,有助于推动EIT技术的广泛应用和研究。通过进一步的研究和开发,可以进一步提高系统的性能、准确性和可靠性,为临床应用提供更精确的成像工具。
6. 关键技术术语解释
- 电阻抗断层成像技术:这是一种基于测量组织电特性参数(如电阻率)变化来重建组织内部结构图像的技术。
- 正交解调:在信号处理中,正交解调用于从调制信号中分离出原始信号。
- 激励源:在成像系统中,激励源是指产生安全电流或电压来激励被测物体的设备。
- 现场可编程门阵列(FPGA):一种可以通过硬件描述语言编程来配置逻辑功能的集成电路,可以定制以执行特定的计算任务。
通过上述分析,可以看出该研究主要集中在利用FPGA技术设计生物电阻抗成像系统,以提供一种成本效益高且易于推广应用的硬件设计方案,同时介绍EIT技术的应用和优势,并展望未来的研究方向。