Construção de um protótipo para estuda da tomografia por impedância elétrica

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento, simulações e verificações de funcionamento de um protótipo para o estudo da tomografia por impedância elétrica. Na modelagem do sistema, considerou-se a utilização do dispositivo de aquisição NI PXIe-6363 e de um objeto simulador preenchido por uma solução de cloreto de potássio. Para atingir o objetivo proposto, foram projetados um circuito fonte de corrente, com base na topologia Howland, e um circuito demultiplexador de dezesseis canais. Também foram elaborados um algoritmo de aquisição e de ajuste de curvas para os sinais adquiridos do objeto simulador, um algoritmo para reconstrução da imagem utilizando o software Electrical Impedance Tomography and Diffuse Optical Tomography Reconstruction e um algoritmo para o gerenciamento do sistema. Primeiramente, os circuitos foram simulados e montados em uma placa de circuito impresso. Simulações e testes na placa da fonte de corrente foram realizados com objetivo de analisar o comportamento da corrente de saída. Testes na placa do circuito de chaveamento foram executados para verificar sua influência sobre a corrente fornecida pela fonte de corrente ao sistema. Para a validação do algoritmo de ajuste de curvas, utilizou-se o ruído branco gaussiano. Por fim, o desempenho do protótipo proposto foi avaliado a partir das imagens reconstruídas. Considerando-se a qualidade observada dessas imagens, conclui-se que o protótipo é um sistema otimizado para a obtenção de imagens relacionadas à biologia, medicina, engenharia e outras áreas cujo interesse envolva a imagem de pequenos corpos.

This work presents design, simulation, and performance associated to a prototype in a way to study the tomography by electrical impedance. In order to model this system is used a NI PXIe-6363 acquisition device and a phantom filled with potassium chloride solution. To achieve the proposed objective, an electric current pump based on the Howland topology and a sixteen-channel demultiplexer circuit were designed. Was also developed algorithms in order to carrier out data acquisition, curves fitting, image reconstruction, and a system control. Images reconstruction were accomplished using free software denominated Electrical Impedance Tomography and Diffuse Optical Tomography Reconstruction. Simulations and tests on the current pump board were performed to analyze if the output current is constant. Tests on the switching circuit board were performed to check its influence on the current supplied by the current source to the system. To check the performance curve fitting algorithm was used to white Gaussian noise. Finally, the performance of the proposed prototype was evaluated from the reconstructed images. Considering the quality of these images, we conclude that the prototype is an optimized system for obtaining images related to biology, medicine, engineering, and other areas whose interest involves the image of small bodies.