磁感應斷層成像技術(shù)是一種非接觸式、無創(chuàng)的電阻抗檢測技術(shù),在腦部病變檢測方面具有良好的應用前景。針對磁感應檢測系統(tǒng)對深層顱腦組織的檢測問題,開展面向顱內(nèi)深層生物阻抗磁感應信號多維檢測關(guān)鍵技術(shù)的研究,以提高測量系統(tǒng)對被測組織的激勵-檢測深度和信號準確度。首先,研究了磁感應檢測技術(shù)的渦流檢測原理及其國內(nèi)外發(fā)展的狀況。為提高磁感應檢測技術(shù)對深層顱腦內(nèi)部組織進檢測精度,提出了采用具有聚焦特性線圈作為磁感應系統(tǒng)激勵線圈的方案,并根據(jù)此設(shè)計了一套雙8字線圈磁感應檢測系統(tǒng)的仿真與實驗系統(tǒng),并給出驗證系統(tǒng)工作性能的多維檢測評估手段。其次,建立了顱腦模型與雙8字線圈的磁感應仿真系統(tǒng)模型,同時建立圓形線圈仿真系統(tǒng)作為對比方案。對兩種檢測系統(tǒng)模型進行了仿真計算研究,通過對比兩種系統(tǒng)仿真計算了系統(tǒng)在顱腦水平面產(chǎn)生的驅(qū)動電場、磁場的強度與分布情況,顱腦數(shù)值面的能量激勵深度,顱腦內(nèi)部不同位置處病變體組織的檢測效果,不同電導率病變體在仿真系統(tǒng)實驗后的相位差幅值大小,結(jié)果表明雙8字線圈磁感應系統(tǒng)對顱腦內(nèi)部組織的深層激勵-檢測性能更佳。再次,設(shè)計了磁感應檢測的硬件系統(tǒng),包括激勵-檢測線圈,以AD815為核心的功率放大電路... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

磁感應測量原理示意圖

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文8象的介電常數(shù)大致呈線性關(guān)系[40]；ΔB的虛部由渦流引起，與被測對象的電導率大致呈正線性關(guān)系。將被測物體放置于檢測環(huán)境后，感應到的磁場強度變?yōu)棣+B，磁場強度的變化反映為檢測電壓幅值的變化[41]。通過檢測該變化，可以反映被測對象的電導率，其ΔB+B與B的矢量關(guān)系如圖2.2所示。圖2.2激勵磁場B與感應磁場ΔB的矢量關(guān)系圖Fig.2.2ThevectorrelationshipofexcitingfiledBandinducedmagneticfieldΔBΔB與B的對應關(guān)系如式（2.1）所示：0()rjBB（2.1）式中，為激勵源的角頻率，r為被測對象的介電常數(shù)，0為空氣的介電常數(shù)，為被測對象的電導率。2.2顱內(nèi)生物組織電導率特性采集生物健康組織與病理組織的電信息并進行信息處理與分析，已經(jīng)成為現(xiàn)代生物醫(yī)學工程的一個重要研究方向[42]。顱腦是人體組織中的一個重要部位，它與其他組織器官一樣會產(chǎn)生電現(xiàn)象，其本身具有阻抗特性，從阻抗特性可以推出組織的分布情況[43]。國內(nèi)外學者通過大量的實驗研究分析后得出，當人的腦組織進行各種生理活動時腦阻抗會發(fā)生產(chǎn)生相應的特征變化[44]，同理，當腦部組織發(fā)生病理性的變化時腦阻抗也會產(chǎn)生相應的阻抗變化[45]。Holder等[46]在實驗中采用真實的家兔大腦皮層實驗，測量使用環(huán)狀排列電極均勻的布置在家兔腦皮層組織表面，采集并記錄家兔大腦的電阻抗變化，經(jīng)過信號處理后發(fā)現(xiàn)，當腦組織處于正常與病理等不同狀態(tài)時，其對應的阻抗也會隨之產(chǎn)生變化。當人的顱腦受到外界因素傷害或內(nèi)部環(huán)境發(fā)生病變時，腦組織的阻抗會發(fā)生變化，并且這些異常組織處在顱腦內(nèi)部不同的位置[47]，與正常顱腦內(nèi)部組織的阻抗變化會產(chǎn)生明顯差異[48]。它的主要表現(xiàn)如下所示：在特定的頻率激勵檢測環(huán)境下，采用相同的實驗環(huán)境與測量手段時，?

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文14圖3.1顱內(nèi)深層磁感應檢測系統(tǒng)的仿真建模流程Fig.3.1Simulationmodelingprocessofdeepintracranialmagneticinductiondetectionsystem3.1.2顱腦組織模型設(shè)計本文所建立BMIT仿真系統(tǒng)模型是以顱腦組織深層檢測為目標的磁感應檢測系統(tǒng)，由激勵線圈、顱腦組織、顱腦中心深處病變體和檢測線圈等部分組成。顱腦組織的建模主要涉及顱腦內(nèi)各部分組織對應的幾何形狀與生理參數(shù)兩方面。顱腦仿真模型內(nèi)部的生理病理組織需要盡可能逼近真實顱腦各部分組織的特性。人的大腦組織從外向內(nèi)可分為頭皮、顱骨、腦脊液、腦實質(zhì)等結(jié)構(gòu)，腦實質(zhì)可分為灰質(zhì)和白質(zhì)，這些組織的分層為顱腦組織建模提供了參考依據(jù)。根據(jù)真實解剖學建立的顱腦仿真模型，通過有限元計算可以呈現(xiàn)出模型中磁場與感應電流密度分布的具體細節(jié)。但是針對顱內(nèi)組織深層檢測問題，諸如磁場激勵深度、檢測效果、感應電流密度強度等分析方法中，使用復雜顱腦模型并不能夠得到預期的實驗效果。本文采用球形模型作為顱腦組織時，內(nèi)部組織的幾何形狀以及激勵、檢測線圈相對于系統(tǒng)位置的要求相對簡單，可為各類磁感應激勵線圈設(shè)計與實驗提供便利條件，也方便于各類磁感應線圈的激勵性能比較。此外，由于球形模型的仿真建模制作相對簡單，設(shè)計使用相同層數(shù)、半徑、間隔尺寸等參數(shù)的球型模型可為各類科研人員提供了線圈性能評估的標準化依據(jù)。在仿真模型中應盡可能的模擬正常腦組織與病變腦組織對應形態(tài)，根據(jù)實驗目的適當調(diào)整顱腦深層病變組織對應的位置與各項參數(shù)。本文仿真首先設(shè)計了一個五層同心球的顱腦組織模型，由外向內(nèi)分為：頭皮層、顱骨層、腦脊液層、腦灰質(zhì)層、腦白質(zhì)層。本文設(shè)計的五層顱腦組織模型如圖3.2所示，顱腦模型中各層組織對應參數(shù)如表3.1所示。

【參考文獻】：
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碩士論文
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[3]面向生物磁感應成像的線圈陣列優(yōu)化與測量方法研究[D]. 陳龍.南京理工大學 2017
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