【摘要】：生物電阻抗是反映生物組織、器官、細胞或整個生物機體電學(xué)性質(zhì)的物理量。生物電阻抗技術(shù)是利用生物組織與器官的電特性及其變化提取與人體生理、病理狀況相關(guān)的生物醫(yī)學(xué)信息的一種無損傷檢測技術(shù)，具有快速、簡捷、成本低廉、安全等特點。 在臨床醫(yī)學(xué)上，腦卒中(腦梗塞和腦出血，Brain infarct and cerebral hemorrhage)是近年國內(nèi)發(fā)病率和死亡率均進入前三位的常見致死性病變。搶救是否及時，是挽救生命和減少后遺癥的關(guān)鍵。 腦水腫(Brain oedema)是腦組織對不同病因(如缺血、出血、損傷、中毒、炎癥、腫瘤等)損傷所引起的病理反應(yīng)，也是腦部疾病患者病情加重，乃至致死的最常見的并發(fā)癥之一。腦出血后血腫及周圍組織水腫是引起腦出血患者死亡的兩個最重要的原因。臨床上腦出血患者血腫周圍組織水腫治療的前提是對腦水腫程度進行準確的監(jiān)測。目前常用的腦水腫檢測手段有無創(chuàng)和有創(chuàng)兩類，前者以CT(Computed Tomography)、MRI(Magnetic resonance imaging)為代表，但此類方法高額的費用和患者運送困難等使之不能成為常規(guī)檢測手段，特別是不能進行床旁實時測定，對病情演變的及時判斷及治療方案幫助有限。后者通過如腰穿刺或硬膜外置探頭測定顱內(nèi)壓來反映腦水腫程度，具有危險性及有創(chuàng)性更使之不能成為常規(guī)檢測手段，從而失去了監(jiān)護作用。因此，研究一種無創(chuàng)、床旁使用，能連續(xù)監(jiān)護腦部功能性和結(jié)構(gòu)性病變的方法及設(shè)備，是一個極富挑戰(zhàn)性的課題。 首先，本文分析了腦水腫和腦出血與腦電阻抗的關(guān)系以及國內(nèi)外生物電阻抗技術(shù)的研究現(xiàn)狀，提出了本文所要做的主要工作。 其次，本文進行了一維腦電阻抗測量方法顱骨透電率的研究，通過動物試驗證明低頻電流(50kHz，1mA)可以透過導(dǎo)電性能不佳的顱骨。這樣，為無創(chuàng)性的腦電阻抗測量奠定了基礎(chǔ)，為研究腦水腫、腦出血與腦電阻抗的關(guān)系提供了可靠的實驗數(shù)據(jù)。利用一維頭顱電阻抗測量法在臨床上進行了試驗，試驗證明利用一維頭顱電阻抗測量法可以判斷腦水腫、腦出血發(fā)生的左右區(qū)間。但缺陷是不能準確確定腦水腫、腦出血的位置和病灶的大小。 在針對一維腦電阻抗測量方法的缺陷以及現(xiàn)有的腦水腫、腦梗塞檢測方法分析的基礎(chǔ)上，我們提出了一種新的監(jiān)測方法——腦電阻抗地形圖法(Brain Electrical Impedance Mapping，BEIM)。文中定義了腦電阻抗地形圖的概念，對腦電阻抗地形圖與腦血流圖(Resistance Electrical Graph，REG)、電阻抗斷層成像(Electrical Impedance Tomography，EIT)在概念上進行了區(qū)分，與電阻抗斷層成 重慶大學(xué)博士論文 像在電極安放方式上進行了比較，指出腦電阻抗地形圖是一種將測量的腦電阻抗 分布信息直接進行顯示的方式，，而不是重構(gòu)成像。同時對腦電阻抗地形圖的硬件 設(shè)計、軟件設(shè)計和地形圖的繪制算法進行了詳細描述。通過腦電阻抗地形圖法的 臨床試驗，我們提出的腦電阻抗地形圖法創(chuàng)新之處在于:1、相對于CT、M租、 EIT來說簡單實用;2、可以隨時對瞬時腦水腫的范圍和程度進行判斷;3、可以 獲知腦水腫或腦出血的大概位置;4、能夠床旁監(jiān)測水腫的演變狀況，而且能夠隨 時對病人進行臨床監(jiān)護;5、了解實時的水腫演變信息，為醫(yī)生在腦卒中發(fā)生和發(fā) 展的數(shù)周內(nèi)的治療與用藥提供了參考。 另外，根據(jù)電磁場理論和電網(wǎng)絡(luò)理論知識建立了腦電阻抗的三維模型，利用 建立的腦阻抗模型對腦電阻抗測量模式分別進行了分析計算。在四電極系統(tǒng)中設(shè) 定了五種情形進行了分析:l、擾動點位置與電流注入點之間關(guān)系的分析;2、均 勻背景與非均勻背景的比較分析;3、擾動點阻抗值增大的分析;4、擾動點阻抗 值減小的分析;5、擾動點面積增大的分析。通過分析為本文提出的腦電阻抗地形 圖法提供了理論支持。在二電極系統(tǒng)中設(shè)定了三種情形進行了分析:1、擾動點阻 抗值增大及擾動點面積增大的分析;2、擾動點阻抗值減小及擾動點面積增大的分 析;3、接觸電阻對測量結(jié)果影響分析。經(jīng)過通過分析指出測量電阻抗的最佳方式 是四電極系統(tǒng)法。 最后，指出了腦電阻抗地形圖法存在的缺陷和需要改進的問題及方法。
【圖文】：

為了避免接觸電阻的影響，測量電阻抗的最佳方式是四電極系統(tǒng)。這種電極系統(tǒng)中的一對電極專門用來向人體組織提供電流，另一對電極則專門用來進行電位測量如圖2一1所示。由于流經(jīng)電位差測量電極對的電流幾乎為零，因此接觸電阻對于人體組織電阻抗測量的影響可以忽略l’5]。圖2Fig2.1測量示意圖Metriealsketehmap從電磁場理論出發(fā)，腦電阻抗測量可表示為以下的邊值問題:V.oV必=O。獷_口必O—二J�？趎住S(2一l)式中是以S為邊界的場域，a(x，y)和甲(x，y)分別是場域v中的電導(dǎo)率分布和電位分布，Js“流入場域邊界的電流密度，器”邊界電位的法線方向?qū)?shù)。當(dāng)從A、B兩個電極向場域提供電流I時

1969年Rush和Driscon在基于同心球模型上計算了在頭顱中的電流密度分布;1993年P(guān)ui球onen和Malmivuo分別從注入電流的夾角為200、400、600、1200以及1800重新進行了計算，其結(jié)果如圖2.2所示[47‘561。(b)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：R35

【引證文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 程星星;基于生物電阻抗方法的顱內(nèi)壓無創(chuàng)檢測儀器系統(tǒng)的原理與實現(xiàn)[D];重慶大學(xué);2010年

本文編號：2591042