本文選題：腦出血模型　切入點(diǎn)：磁感應(yīng)相位移　出處：《第三軍醫(yī)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：據(jù)中國腦卒中防治報(bào)告(2015年)統(tǒng)計(jì),我國心腦血管疾病近年來發(fā)病呈現(xiàn)上升趨勢,成為嚴(yán)重威脅中國居民健康的重大社會(huì)問題。在疾病死因構(gòu)成中,腦血管病為第一位死亡原因,是腦卒中患者死亡和致殘的主要原因。高血壓腦出血急性期病死率可達(dá)50%-75%。腦出血對(duì)社會(huì)和家庭帶來巨大的風(fēng)險(xiǎn),需要加快臨床病理生理基礎(chǔ)研究,提高診治方法,加快腦出血的實(shí)時(shí)檢測與監(jiān)護(hù)等新技術(shù)運(yùn)用。目前,影像學(xué)檢查是臨床上常用的腦出血診斷技術(shù),如X射線計(jì)算機(jī)斷層成像(X-ray Computeried Tomography,X-CT)和磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技術(shù)可以準(zhǔn)確地診斷腦出血。對(duì)遲發(fā)性的腦出血診斷,由于表現(xiàn)為功能性的改變,沒有組織器官等器質(zhì)性改變,需要采用功能磁共振成像(Functional MRI,f MRI)和正電子斷層成像(Positron Emission Tomography,PET)等技術(shù)進(jìn)行診斷。但先進(jìn)的影像學(xué)技術(shù)不能對(duì)腦出血進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和評(píng)估,也不易短時(shí)間重復(fù)多次檢查,有較低的時(shí)間分辨率。電磁特性是生物體的基本屬性之一,生物體的電磁特性因生物體的病理生理狀況以及器官和組織結(jié)構(gòu)不同而不同,磁感應(yīng)相位移技術(shù)(Magnetic Induction Phase Shift,MIPS)就是研究生物組織電磁特性的方法,其原理是采用一定頻率的激勵(lì)磁場作用于被測物體,在電磁感應(yīng)的作用下,被測物體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流反過來又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場,不同電磁特性或電導(dǎo)率的被測物體產(chǎn)生的感應(yīng)磁場不同,該感應(yīng)磁場的強(qiáng)度與被測物體的電磁特性,即電導(dǎo)率相關(guān),因此可以通過檢測感應(yīng)磁場來反映被測物體的電導(dǎo)率。MIPS技術(shù)具有無創(chuàng)、實(shí)時(shí)、高靈敏度和低成本等特點(diǎn),目前已經(jīng)成為電磁特性實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。MIPS檢測技術(shù)在應(yīng)用于生物組織的電磁特性測量方面取得了很多進(jìn)展,但同時(shí)也看到,MIPS檢測技術(shù)的研究尚處于初期起步階段,還存在諸多問題:1)針對(duì)大腦這類復(fù)雜對(duì)象,通過MIPS檢測大腦的電磁特性(整體平均電導(dǎo)率)就可以反映腦組織的病理生理狀況,但MIPS檢測將大腦簡化為平均導(dǎo)體模型,忽視了顱內(nèi)容積物(腦實(shí)質(zhì)、腦脊液和腦血液)的容積變化以及腦組織變形或壓縮等對(duì)MIPS的影響,丟失了MIPS信號(hào)中包含的顱內(nèi)容積物變化的高價(jià)值信息。平均電導(dǎo)率變化雖能說明顱內(nèi)整體發(fā)生了變化,但顱內(nèi)主要容積物中各個(gè)組織成分產(chǎn)生了多大程度的變化,不能依據(jù)平均電導(dǎo)率模型推斷出來。2)通過課題組多年來利用MIPS檢測動(dòng)物腦出血實(shí)驗(yàn)的研究,我們了解到MIPS信號(hào)對(duì)生物組織電導(dǎo)率具有早期敏感特性,這種現(xiàn)象使得MIPS能較傳統(tǒng)顱內(nèi)壓檢測提前監(jiān)測到腦出血的發(fā)生,起到早期預(yù)警作用。但早期敏感特性還沒有一個(gè)基于實(shí)驗(yàn)研究上的科學(xué)解釋,也未能通過提前預(yù)警信號(hào)反應(yīng)顱內(nèi)主要容積物變化情況。根據(jù)Morno-Kellie原理和腦脊液的循環(huán)和吸收代償規(guī)律,我們提出一個(gè)推斷:在腦出血早期,腦脊液的容積變化是MIPS信號(hào)變化的主要影響因素。本課題在此基礎(chǔ)上,提出了腦出血磁感應(yīng)相位移與腦脊液容積變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究,開展從小動(dòng)物(家兔)到大動(dòng)物(巴馬香豬)腦出血的MIPS相關(guān)工作,分析腦脊液容積變化對(duì)MIPS的主要影響及其相關(guān)性,進(jìn)一步研究了MIPS與出血量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型。第一部分:首先,建立一套MIPS監(jiān)測動(dòng)物腦出血模型的測量系統(tǒng),該系統(tǒng)基于信號(hào)源和NI PXI測量平臺(tái),信號(hào)源可以輸出帶寬內(nèi)任意頻率的信號(hào),通過高速數(shù)據(jù)采集和編寫Lab View相位差測量軟件,可以實(shí)現(xiàn)50MHz以下任意頻率點(diǎn)的相位差測量。其次,結(jié)合本課題實(shí)驗(yàn)研究目的,確保腦脊液容積變化、出血量與MIPS關(guān)系的研究更全面、更可靠,課題組設(shè)計(jì)了兩組動(dòng)物腦出血模型實(shí)驗(yàn)方案,分別用于小動(dòng)物(家兔)和大動(dòng)物(巴馬香豬)腦出血模型的MIPS測量。小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方案中,設(shè)計(jì)了MIPS測量家兔腦出血和MRI SPACE序列掃描家兔腦出血的平行實(shí)驗(yàn),分析了腦脊液容積變化與MIPS的相關(guān)性;在大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方案中,設(shè)計(jì)MIPS監(jiān)測巴馬香豬腦出血模型實(shí)驗(yàn),證明腦脊液容積變化和MIPS關(guān)系實(shí)驗(yàn)研究的可靠性,同時(shí)初步研究了MIPS和出血量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型。第二部分:根據(jù)課題組前期研究基礎(chǔ)和腦出血的病理生理特點(diǎn),MIPS能實(shí)現(xiàn)對(duì)腦出血的整體電導(dǎo)率的測量,而且對(duì)腦出血監(jiān)測具有早期敏感性,但MIPS測量整體電導(dǎo)率的發(fā)生機(jī)制未知,而且MIPS提前于傳統(tǒng)顱內(nèi)壓檢測發(fā)現(xiàn)腦出血的早期敏感性沒有得到合理解釋。本課題提出了腦出血磁感應(yīng)相位移與腦脊液容積變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究,采用了小動(dòng)物(家兔)的MIPS檢測腦出血和MRI SPACE序列掃描腦出血的實(shí)驗(yàn)方案,利用醫(yī)學(xué)成像技術(shù)和信號(hào)處理方法,分析和量化腦出血時(shí)腦脊液容積的變化,以量化得到的腦脊液容積和出血量為對(duì)象,建立腦脊液容積變化與MIPS之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系,分析腦脊液容積變化對(duì)MIPS的影響。結(jié)果表明,MIPS與腦脊液、出血量具有整體相關(guān)性(復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.824,P=0.33);對(duì)MIPS、腦脊液容積變化和出血量之間的偏相關(guān)分析,可知MIPS與腦脊液容積變化的相關(guān)性R=0.792(P=0.019),MIPS與出血量的相關(guān)性R=0.748(P=0.033),MIPS與腦脊液容積變化的相關(guān)性要大于MIPS與出血量的相關(guān)性。同時(shí),MIPS監(jiān)測家兔腦出血存在一個(gè)反轉(zhuǎn)點(diǎn),在反轉(zhuǎn)點(diǎn)之前,腦脊液是MIPS信號(hào)變化的主要影響因素,反轉(zhuǎn)點(diǎn)之后出血量是影響MIPS信號(hào)變化的主要因素。根據(jù)Morno-Kellie原理和腦脊液循環(huán)和吸收的代償規(guī)律,MIPS隨著腦脊液容積的減少而降低,此時(shí)的腦脊液容積減少是由于腦脊液代償以保持顱內(nèi)壓穩(wěn)定而造成的,這就使得MIPS比傳統(tǒng)顱內(nèi)壓測量能夠提前檢測到腦出血的發(fā)生。第三部分:在MIPS測量家兔腦出血實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,采用了與人腦更接近的大動(dòng)物(巴馬香豬)作為MIPS測量腦出血實(shí)驗(yàn)對(duì)象,進(jìn)一步研究MIPS和出血量的定量化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,MIPS隨著出血量的增加而逐漸降低,這與家兔MIPS監(jiān)測腦出血的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,該結(jié)果說明了腦脊液容積變化是MIPS信號(hào)變化的主要因素。通過對(duì)巴馬香豬MIPS信號(hào)特征分析,發(fā)現(xiàn)出血前后MIPS相位總變化量(M1)與MIPS信號(hào)相位波動(dòng)幅度(M2)之間有顯著的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)R=0.965)。對(duì)MIPS的曲線進(jìn)行指數(shù)擬合,得到擬合方程,描述了MIPS和出血量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：第三軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R743.34;R445.2;TP274

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