Software interface development for electrical impedance tomography image reconstruction under windows environment

Abstract

ELEKTRİKSEL EMPEDANS TOMOGRAFİ GÖRÜNTÜLERİNİN OLUŞTURULMASI İÇİN WINDOWS ORTAMINDA ÇALIŞAN YAZILIM ARAYÜZÜNÜN GELİŞTİRİLMESİ ÖZET Elektriksel Empedans Tomografisi (EIT), maddelerin elektriksel özelliklerini belirlemek için empedans ölçümlerim kullanır. Bu tekniğin tıbbi îamsallıktan jeofizik araştranaîarına kadar geniş bir kullanım alam vardır. Bu tekniğin en iyi sarnıç- verdiği uygulamalardan biri, vücuda elektriksel akım verilip, yüzey elektrodlarm yardımıyla oluşan voltaj değişimlerinin ölçüldüğü medikal görüntüleme alanıdır. Sonlu elemanlar metodu kullanılarak direnç dağılımının kesit görüntüsü oluşturulur. Bu tezin amacı, daha önce Turbo Pascal kullanılarak yazılmış program kodlarını biraraya getirip düzenleyerek, EIT görüntü oluşturma algoritması için bir grafiksel arayüz geliştirmektir. Geliştirilen yazılım Windows işletim sistemi altında Borland Delphi 4.0 ile tasarlanmıştır. Görüntüyü oluşturma algoritması, ileri problemin çözümünde sonlu elemanlar metodunu kullanan değiştirilmiş Newton-Raphson yöntemidir. Jacobian matrisinin davranışını iyileştirmek için Singular Decomposition veya Marquardt metodlarmdan biri kullanılmıştır. Algoritma Hacettepe Üniversitesi ve Ortadoğu Teknik Üniversitesi EIT grupları tarafından hazırlanmış olan Ankara Data Seti üzerinde test edilmiştir. Anahtar Kelimeler. Elektriksel Empedans Tomografisi, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Değiştirilmiş Newton-Raphson Metodu, Tekil Değer Ayrıştırması, Marquardt Metodu

IV SOFTWARE INTERFACE DEVELOPMENT FOR ELECTRICAL IMPEDANCE TOMOGRAPHY IMAGE RECONSTRUCTION UNDER WINDOWS ENVIRONMENT ABSTRACT Electrical Impedance Tomography (EIT) uses impedance measurements to ? determine the electrical properties of materials. This technique has a wide application i from medical diagnosis to geophysical exploration. One of the promising applications for ? this technique is in the medical imaging field, where electrical currents are injected into the. body while voltages are measured using surface electrodes. Then cross-sectional image of resistivity distribution is reconstructed using the Finite Element Method. The aim of this thesis is to develop a graphical software interface for the EIT reconstruction algorithm by collecting and arranging the codes previously written in Turbo Pascal. The software developed is designed with Borland Delphi 4.0 under Windows operating system. The reconstruction algorithm is the modified Newton-Raphson method that uses the finite element model in the solution of the forward problem. To cure the ill- conditioning of the Jacobian matrix, either of the Singular Value Decomposition or Marquardt's methods has been used. The algorithm is tested with Ankara Data Set which was prepared by Hacettepe University and Middle East Technical University EIT groups. Keywords: Electrical Impedance Tomography, Finite Element Method, modified Newton- Raphson, Singular Value Decomposition, Marquardt's Method