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摘要航天作为当今世界最具挑战性和广泛带动性的高技术领域之一，是国家综合实力和大国地位的重要体现。2020年2月22日，习近平总书记会见探月工程参研人员时指出，探索浩瀚宇宙是人类的共同梦想，这也将为增进人类福祉作出新的更大贡献。近十年来，我国载人航天任务从短期向中长期飞行过渡，牵引带动了航天医学工程领域的创新发展，航天员在轨驻留时间从几天延长到30多天，空间生理学研究进入到面向长期空间任务的生理效应研究发展阶段，宇航员作为各项科研活动和探索任务的核心，实现对其体液再分布过程的实时定量测量为他们的健康监测提供一种重要的测量手段成为载人航天医学研究的重要问题。<br>　　电阻抗成像（Electrical impedance tomography，EIT）是一种具有无损伤无辐射、连续图像监护和功能成像三大突出优势的医学成像手段，能够提供与人体器官或组织生理或病理相关的重要信息。本文旨在将EIT技术引入到体液再分布研究中，提供一种具有高时间分辨率，能连续监测人体体液再分布过程的精细化测量方法，为长期在轨的航天员健康连续监测提供有价值的信息。本研究的主要工作：<br>　　1、基于模拟微重力下人体腿部临床监测数据，提出一种基于先验信息构建人体腿部有限元模型方法。在MIMICS中建立腿部三维模型并导入有限元仿真软件中，然后在数值分析软件中建立符合实际结构的模型以求解电阻抗成像正问题。<br>　　2、基于卡尔曼滤波算法在电阻抗成像中的应用，提出一种优化自适应扩展卡尔曼滤波算法求解逆问题。由于传统电阻抗成像直接求解算法与迭代算法降噪能力弱，通过非线性方程描述电阻抗成像物理场，提高电阻抗成像数学模型的精度，引入优化自适应修正系数提高观测量权重，提高了卡尔曼算法的稳定性，克服现有算法存在抗噪能力低，无法同时拥有重建图像精度高和计算量小的缺陷。<br>　　3、基于上述对正问题和逆问题的研究，以现有体液容量计算公式为基础，构建了基于重建图像推算体液容积的“电阻抗影像—体液”计算公式，并设计微重力实验以计算小腿在模拟失重状态下体液体积。使用本课题组研制的电阻抗成像样机对8名被试的小腿进行电阻抗成像，对所提出的优化自适应扩展卡尔曼滤波算法及公式进行验证，将结果与阻抗分析仪测得的数据对比分析，相对误差较小证明“电阻抗影像—体液”推算公式准确可靠。