本文關(guān)鍵詞：磁感應(yīng)相移譜技術(shù)檢測腦出血的實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究背景和目的:腦出血(intracranial hemorrhage,ICH)是顱腦內(nèi)血管破裂導(dǎo)致的顱腔內(nèi)出血性病變。世界衛(wèi)生組織心血管病人群監(jiān)測(WHO-MONICA)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,腦卒中發(fā)生率逐年增長,中國以每年約9%的速率上升,約30%的發(fā)病者死亡,多數(shù)的生存者遺留有不同程度殘障。腦出血是卒中的第二大類型,具有高發(fā)生率、高致殘率、高致死率和高治療費用的特點,對人類的生命和健康造成嚴(yán)重威脅,并對社會和家庭造成嚴(yán)重經(jīng)濟負(fù)擔(dān)重。早期診斷和及時治療是降低腦出血危害的最有效方法。目前,常用的腦出血檢測方法主要有計算機斷層掃描成像(computer tomography,CT)、正電子發(fā)射斷層掃描成像(positron emission tomography,PET)和核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)等影像學(xué)方法。這些昂貴的設(shè)備無法在欠發(fā)達(dá)地區(qū)使用和普及,而且存在體型龐大,無法進行床旁和急救現(xiàn)場監(jiān)護等問題。磁感應(yīng)相移(magnetic inductive phase shift,MIPS)檢測技術(shù)是一種新興的技術(shù),它具有非接觸、無創(chuàng)傷、小型化、低成本和可以進行連續(xù)床旁監(jiān)護的特點,是檢測腦出血的一種新方法。為了研究更寬頻帶上的腦出血MIPS特性和獲取更多有用的MIPS測量信息,本研究提出了磁感應(yīng)相位移譜(magnetic inductive phase shift spectroscopy,MIPSS)檢測方法,以期為MIPS技術(shù)檢測腦出血提供指導(dǎo)。為實現(xiàn)該目標(biāo),本論文的工作分為以下兩個部分。第一部分:1.基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(vector network analyzer,VNA)建立MIPSS檢測系統(tǒng)。以Agilent E5061A射頻VNA作為MIPSS檢測系統(tǒng)的信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集單元、鑒相和顯示單元。按照家兔頭部尺寸,設(shè)計了同軸平行單激勵線圈-單接收線圈(single coil coil)。MIPSS檢測系統(tǒng),具備四個獨立的測量通道,不僅可以測量被測組織的傳輸特性,還可以測量被測組織的反射特性,具有幅度、相位、阻抗等多種數(shù)據(jù)格式,可測量的頻率范圍:300 k Hz-1.5 GHz,掃描時間為25 ms(201點,中頻帶寬30 k Hz),鑒相精度達(dá)到0.01°,能夠滿足測量物理模擬實驗和家兔腦出血實驗的要求。2.線圈空間參數(shù)實驗研究線圈空間的mips檢測靈敏度,以確定在動物實驗中家兔頭部的放置位置和注血點位置。在該實驗中,選取傳感器線圈內(nèi)15個具有代表性的空間點,逐個測量注入4ml0.9%生理鹽水引起的mips變化。實驗結(jié)果顯示距離激勵線圈越近,越靠近線圈邊緣,mips的檢測靈敏度越高�？紤]到家兔頭部尺寸、幾何結(jié)構(gòu)和mips檢測靈敏度等因素,在動物實驗中,家兔頭部放置于接近激勵線圈,中軸線靠下的位置,最佳的注血點為(0,3,3)。3.注射和抽取不同電導(dǎo)率、不同體積的鹽水模擬實驗,初步研究mipss變化規(guī)律。在該實驗中,配制了四種不同電導(dǎo)率的nacl溶液,制作了含兩層結(jié)構(gòu)的物理模型。向物理模型注入或抽取10ml不同電導(dǎo)率的溶液,和注入或抽取不同體積的同種溶液,采用頻率從1mhz到1ghz進行mipss測量。實驗結(jié)果顯示,對于兩層結(jié)構(gòu)的物理模型,低頻帶的mipss值較小,高頻帶的mipss很大,注入和抽取的相位差趨勢相反。在注入或抽取相同體積的條件下,高頻帶的相位差大小與溶液的電導(dǎo)率成負(fù)相關(guān),而在低頻帶相位差大小與溶液的電導(dǎo)率成正相關(guān)。在同種溶液的條件下,整個頻帶上相位差的大小與注入或抽取的溶液體積成正相關(guān)。第二部分:1.以家兔為實驗對象,采用自體血注入法建立4個不同的腦出血狀態(tài),分別為術(shù)前、術(shù)后、注血1ml和注血2ml。在mipss檢測系統(tǒng)上分別測量了13只家兔4個不同狀態(tài)的腦出血,獲得了頻率從1mhz到200mhz家兔腦出血mipss數(shù)據(jù)。選取mipss數(shù)據(jù)效果最優(yōu)的特征頻帶進行處理和分析,采用了非參數(shù)多重比較秩和檢驗(friedmanmtest)對特征頻帶下的mipss作顯著性差異分析,并根據(jù)特征頻帶下腦出血mipss的特點設(shè)計了能夠判斷腦出血嚴(yán)重程度的方法,即b-f分布圖。實驗結(jié)果顯示,對于組織成份和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的家兔,低頻帶的mipss值比高頻帶的mipss大。另外,s21功率幅值越大的頻帶,其對應(yīng)的mipss就越大,說明了mipss檢測靈敏度具有頻率依賴性。friedmanmtest結(jié)果顯示特征頻帶下4個不同狀態(tài)腦出血的mipss具有顯著性差異。特征頻率下,術(shù)前、術(shù)后、注血1ml和注血2ml分別產(chǎn)生的平均相位差為-0.2373°±0.3126°、-0.5031°±0.9257°、-3.4449°±1.4208°和-5.6422°±1.5761°。b-f分布圖不僅能有效地判別出腦出血嚴(yán)重程度,還可以反映腦出血的總體變化趨勢。2.為了驗證mipss檢測系統(tǒng)的可行性、腦出血模型的有效性以及解釋mipss測量結(jié)果,還對家兔腦出血模型進行mri掃描實驗。在mri掃描實驗中,采用space(samplingperfectionwithapplicationoptimizedcontrastusingdifferentflip-angleevolution)成像序列掃描5只家兔4個不同狀態(tài)的腦出血。mri圖像直觀展示出腦出血過程中腦脊液(cerebrospinal fluid,CSF)的變化過程,隨著注血量的增加,CSF持續(xù)排出,第一個1 m L注血量的CSF排出量大于第二個1 mL注血量的CSF排出量。并通過Amira軟件對CSF圖像進行分割,結(jié)果顯示從術(shù)前到注血2mL,CSF量從1.757mL下降到了0.50 mL。進一步計算出兔腦整體電導(dǎo)率的變化量,結(jié)果顯示腦出血過程中兔腦整體電導(dǎo)率變化趨勢與特征頻帶下的MIPSS變化趨勢具有一致性。結(jié)論:1.以射頻VNA(Agilent E5061A)為核心建立的MIPSS檢測系統(tǒng),能夠測量到非常寬的頻率范圍,具有快速的數(shù)據(jù)采集速度和高的鑒相精度,能夠滿足鹽水實驗和動物實驗的要求。2.MIPSS測量實驗顯示,在高頻帶和低頻帶上,不同的檢測對象表現(xiàn)出不同的MIPSS實驗結(jié)果。說明了高頻帶的MIPSS結(jié)果反映了被測物的含水量,而低頻的MIPSS結(jié)果反映的是被測組織內(nèi)不同組織間、細(xì)胞間以及細(xì)胞內(nèi)液和外液之間的介電參數(shù)變化的特性。因此,采用高頻的激勵信號適合物理模型或水含量變化明顯的病變組織(如腦水腫或肺水腫)的測量,而采用低頻激勵信號適合用來檢測人或動物腦出血、腦缺血等疾病。3.由家兔腦出血MIPSS結(jié)果可知,MIPSS檢測靈敏度具有頻率依賴性。家兔腦出血在特征頻率下的MIPS檢測靈敏度最高、穩(wěn)定性最好。該發(fā)現(xiàn)提示我們,在采用MIPS測量生物組織時,將激勵信號的工作頻率設(shè)為檢測系統(tǒng)的特征頻率,這是提高MIPS檢測靈敏度非常有效的方法。4.家兔腦出血的MRI掃描結(jié)果與MIPSS測量結(jié)果具有一致性,說明了建立的MIPSS檢測系統(tǒng)用于測量動物腦出血的可行性和驗證了MIPSS實驗結(jié)果的有效性。同時證明了MIPSS檢測技術(shù)可以作為一種檢測腦出血的新手段。
【關(guān)鍵詞】：磁感應(yīng)相位移譜 生物組織介電特性譜 腦出血
【學(xué)位授予單位】：第三軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R743.34
【目錄】：

• 縮略語表4-5
• 英文摘要5-9
• 中文摘要9-12
• 第一章 前言12-24
• 1.1 腦出血及其檢測現(xiàn)狀分析12-13
• 1.2 磁感應(yīng)相移譜檢測原理13-15
• 1.3 磁感應(yīng)相移技術(shù)用于檢測腦出血的研究進展15-18
• 1.4 生物組織電導(dǎo)率頻譜特性18-21
• 1.5 磁感應(yīng)相移譜檢測腦出血的可行性分析21-22
• 1.6 本論文的研究工作22-24
• 第二章 MIPSS檢測系統(tǒng)的建立和物理模擬實驗24-42
• 2.1 MIPSS檢測系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)24-26
• 2.2 MIPSS檢測系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型26-29
• 2.3 MIPSS檢測系統(tǒng)的建立29-35
• 2.4 物理模擬實驗35-41
• 2.5 小結(jié)41-42
• 第三章 基于MIPSS檢測家兔腦出血的實驗研究42-59
• 3.1 引言42-43
• 3.2 材料與方法43-46
• 3.3 實驗結(jié)果與分析46-55
• 3.4 討論55-58
• 3.5 小結(jié)58-59
• 全文結(jié)論59-61
• 附錄1組織電導(dǎo)率計算公式和特定電導(dǎo)率的Na Cl溶液配備公式61-62
• 參考文獻62-68
• 文獻綜述 生物組織磁感應(yīng)檢測技術(shù)的研究進展68-82
• 參考文獻75-82
• 碩士研究生期間發(fā)表的論文82-83
• 致謝83

【共引文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 金貴;磁感應(yīng)相位移技術(shù)檢測腦出血的實驗研究[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：磁感應(yīng)相移譜技術(shù)檢測腦出血的實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：264848