發(fā)布時間：2020-05-13 08:13

【摘要】：內出血臨床發(fā)病率高,具有隱蔽性。其發(fā)病突然,病情發(fā)展迅猛,死亡率居高不下。人體內出血主要發(fā)生在腦部及腹部內的臟器。治療內出血的關鍵是早發(fā)現,但現有的醫(yī)學診斷技術不能對內出血過程進行連續(xù)性監(jiān)測,無法做到早發(fā)現,因此,目前急需一種能夠提供監(jiān)測與預警的臨床診斷技術。磁感應斷層成像技術(Magnetic Induction Tomography,MIT)是新興的非接觸式的電阻抗斷層成像方法,它檢測處于交變磁場中的物體內部電導率分布變化所導致的渦流感應信號的變化并重建其圖像。MIT具有無創(chuàng)、非接觸、電阻抗變化時間敏感度高、可實時動態(tài)成像等特點,是人體內出血監(jiān)測的適宜技術。目前,在MIT重建算法、數據采集系統(tǒng)、物理模型成像實驗等方面已有較多的研究報道,但對生物組織成像實驗研究很少,特別是系統(tǒng)性的在體檢測實驗未見報道,使MIT向臨床應用推進無法突破,限制了MIT技術的發(fā)展。針對MIT研究中在體成像的空白,本研究搭建了MIT在體檢測實驗平臺,建立了兩種家兔內出血模型(局灶性內出血動物模型和彌散性內出血動物模型),應用課題組自研的MIT實驗系統(tǒng)開展了系列在體MIT成像實驗,并對實驗數據進行了分析。具體工作如下:第一部分:MIT在體檢測研究實驗平臺與可行性驗證實驗本研究搭建的實驗平臺由自主研發(fā)的16通道MIT實驗系統(tǒng)、滑動式動物實驗操作臺和系統(tǒng)支架構成。其中實驗系統(tǒng)的測量精度小于0.3%,優(yōu)于醫(yī)學MIT成像所需的1.0%。在連續(xù)測量并成像的情況下,系統(tǒng)采集數據的平均耗時約為4s/幀。本研究建立了用于MIT研究的家兔內出血模型。為驗證系統(tǒng)的可靠性及在體檢測的可行性,以深度麻醉家兔(心臟跳動,但呼吸等生命活動微弱)作為被測對象,對其腹部皮下注射生理鹽水,并進行連續(xù)性在體監(jiān)測實驗�？尚行则炞C實驗結果表明:實驗平臺工作正常,滿足動物實驗的需求;MIT實驗系統(tǒng)可靠性良好,符合在體連續(xù)性檢測的基本要求。第二部分:局灶性內出血動物模型的MIT實驗研究通過對成年家兔腹部皮下注射液體的方式建立局灶性內出血動物模型。注射的液體分別為生理鹽水(約1.26 S/m)和異體兔血(約1.09 S/m),各7只。將家兔麻醉后,置于滑動平臺上,將留置針頭刺入腹部皮下,然后滑動家兔使注射部位處于MIT線圈陣列斷面。待MIT實驗系統(tǒng)預熱后,取未注射液體時的測量數據作為參考幀。然后通過留置針每次注射3mL劑量的液體,間隔約1~2分鐘后再次注射,共連續(xù)注射8次。在每次注射間隔時間內,采集10幀以上的測量數據,并實時重建時間差分電導率分布圖像。取每次注射后的一幀圖像進行分析。無論注射的是生理鹽水還是異體兔血,對應注射部位的圖像都出現明顯的電導率增大,且隨著注射劑量的增加而持續(xù)增大;在統(tǒng)一重建圖像的上下限之后,圖像顯示隨注射劑量的增加,目標位置面積逐漸增大、顏色加深。取圖像中最大電導率變化的重建值(以下簡稱重建值)進行線性回歸分析,結果表明兩種注射液體組的重建值與注射劑量之間均呈線性關系,其線性回歸系數分別為0.914和0.909;生理鹽水組的回歸直線的斜率大于血液組,提示該斜率反映了注射液體電導率的差異。第三部分:彌散性內出血動物模型的MIT實驗研究通過對成年家兔腹腔注射血液的方式建立彌散性內出血動物模型。類似于第二部分,區(qū)別是將留置針刺入腹腔內,注射的液體只選擇異體兔血,取10只家兔,每次注射劑量為10mL,連續(xù)注射8次。在MIT時間差分重建圖像中,可觀察到對應注射部位存在明顯的電導率增大,且與局灶性模型相比,目標圖像面積較大,可反映彌散性電導率變化。同樣在統(tǒng)一重建圖像的上下限之后,可觀察到目標圖像隨劑量增加而面積增大、顏色加深。對重建值進行線性回歸分析表明,重建值與注射劑量之間近似呈線性關系,線性回歸系數為0.846,低于局灶性模型。綜上,本研究搭建了MIT在體檢測研究實驗平臺,并驗證了系統(tǒng)在體檢測的可靠性;針對內出血類型建立了兩種活體動物模型,驗證了MIT在體實時動態(tài)連續(xù)監(jiān)測的可行性,并在此基礎上研究了注射劑量與電導率變化的規(guī)律。本研究結果可為MIT技術進入更深層次的動物實驗甚至未來的臨床實驗奠定基礎。本研究的創(chuàng)新之處在于:1)首次使用MIT技術對活體動物進行在體檢測研究,并能夠檢測到內部電導率分布的變化;2)現階段局灶性內出血模型可辨別的最小檢測劑量為3mL,彌散性內出血模型可辨別的最小檢測劑量為10mL。注射劑量與重建值呈線性關系,且對于不同電導率的注射液體,其回歸直線的斜率不同。
【圖文】：

檢測與監(jiān)護技術的不足，期望能夠提高諸如內，做到有效預防、早發(fā)現早治療，這也為現代醫(yī)原理一種以渦流感應原理檢測人體內部電導率分布[18]。n 個線圈構成線圈陣列均勻地放置于被測對圈中的某一個作為激勵線圈，并在其中通入交變，如此循環(huán)往復直至激勵遍歷所有線圈。在交變一個交變磁場，稱之為激勵磁場 B。在該磁場的渦流，，而該渦流又會感應出另一個磁場，稱之測到交變渦流所引起的磁場變化，再通過重建率分布或其變化量圖像[18,19]。

空軍軍醫(yī)大學碩士學位論文映出被測物體內電導率的實時變化量。整個過程中，MIT 的儀器有直接接觸，因此理論上避免了實際應用中電極與皮膚的接觸所激勵磁場與感應磁場作矢量分析，如圖 2 所示[18]，其中 ω 是激勵 是被測對象的電導率分布， 為被測對象的介電常數分布。感應磁變化而改變[20,21]。Griffiths 通過分析得出關系式為 ΔB/B∝ω2-iω[是引起感應磁場 ΔB 實部變化的原因，而激勵磁場所感生出來的交 虛部的變化，且與 σ 和 ω 成線性關系。進一步可推導出 B 與 B+ΔB電流角頻率 ω 和電導率分布變化量 Δ 成正比，即 Δφ∝ωΔ[22]。
【學位授予單位】：中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R-332

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本文編號：2661654