改進(jìn)型BMIT激勵源設(shè)計及水腫腦組織電導(dǎo)率和介電常數(shù)測量.pdf

1、腦磁感應(yīng)斷層成像(BrainMagneticInductionTomography,BMIT)技術(shù)，是一種新型的非接觸式功能性成像技術(shù)。它利用磁感應(yīng)檢測原理，測量生物組織電導(dǎo)率分布，從而對生物組織電導(dǎo)率分布進(jìn)行重構(gòu)并成像。由于它具有無創(chuàng)、非接觸等優(yōu)點，適用于臨床對腦水腫等病變進(jìn)行連續(xù)監(jiān)護(hù)。
　　當(dāng)前在臨床上腦水腫可能由各種病因引起，比較常見的有高血壓、腦腫瘤、腦外傷等。出現(xiàn)腦水腫時需要對病人進(jìn)行連續(xù)、實時、準(zhǔn)確的成像監(jiān)護(hù)，以便于及

2、時的診斷和救治。BMIT對于以上問題有著明顯的優(yōu)勢和潛在的應(yīng)用前景，但是過長過多的電磁暴露本身會對人體造成一定程度的傷害，而關(guān)于相關(guān)激勵源研究沒有詳細(xì)的報道，所以滿足人體在電磁暴露環(huán)境下安全標(biāo)準(zhǔn)的BMIT激勵源對于臨床應(yīng)用具有十分重要的意義。
　　同時，獲得水腫腦組織與正常腦組織的電導(dǎo)率和介電常數(shù)對BMIT的臨床實現(xiàn)具有重要意義。測量水腫腦組織與正常腦組織的電導(dǎo)率和介電常數(shù)，不但能夠為BMIT的理論模型提參考數(shù)據(jù)，而且能夠為BMI

3、T系統(tǒng)被測目標(biāo)實際相位差測量結(jié)果提供參考依據(jù)。
　　本研究設(shè)計并實現(xiàn)了滿足人體在電磁暴露環(huán)境下的安全標(biāo)準(zhǔn)的BMIT激勵源，產(chǎn)生了滿足安全標(biāo)準(zhǔn)的激勵磁場。另外，對水腫和正常腦組織的電導(dǎo)率和介電常數(shù)分別進(jìn)行了測量。具體工作內(nèi)容如下：
　　1.針對人體在電磁環(huán)境下暴露的安全問題，依據(jù)美國電氣和電子工程師協(xié)會(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,IEEE)電磁暴露安全標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計了

4、三種激勵線圈，矩形聚焦線圈、圓形聚焦線圈、螺線管線圈和相應(yīng)的激勵電路；
　　2.通過測量激勵線圈的電感值，在全磁通一定的情況下，校正激勵電流以滿足安全性標(biāo)準(zhǔn)。利用法拉第電磁感應(yīng)定律，測量激勵源產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，確保滿足人體在電磁暴露環(huán)境下的安全標(biāo)準(zhǔn)；
　　3.通過配制電導(dǎo)率為0.5S/m和1.5S/m的氯化鈉溶液，在改進(jìn)型BMIT激勵源的作用下，對其產(chǎn)生的相位差進(jìn)行測量，表明激勵源在滿足人體在電磁暴露環(huán)境下的安全標(biāo)準(zhǔn)

5、后，可以有效地測量出被測目標(biāo)產(chǎn)生的相位差；
　　4.通過對家兔頸部淋巴回流阻斷，建立淋巴滯留型腦水腫模型，然后將水腫腦組織和正常腦組織進(jìn)行電導(dǎo)率和介電常數(shù)的測量，得到了相應(yīng)的頻譜。為BMIT系統(tǒng)早日應(yīng)用于臨床打下了基礎(chǔ)。
　　研究結(jié)果表明：
　　1.利用人體在電磁暴露環(huán)境下的安全標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計并實現(xiàn)的改進(jìn)型BMIT激勵源能夠產(chǎn)生滿足此標(biāo)準(zhǔn)的磁場，以圓形聚焦線圈為例，在200KHz、1MHz、10MHz三個頻率下，產(chǎn)生的磁感

6、應(yīng)強(qiáng)度最大分別為0.189T、0.057T和0.0054T，符合我們的設(shè)計要求。兩外兩種激勵線圈產(chǎn)生的磁場的感應(yīng)強(qiáng)度也同樣滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；
　　2.氯化鈉溶液實驗表明，本研究設(shè)計的激勵源在滿足人體在電磁暴露安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下，可以測量出被測目標(biāo)產(chǎn)生的相位差，隨著頻率、電導(dǎo)率的升高，相位差逐漸增加；
　　3.腦組織發(fā)生水腫以后，其電導(dǎo)率和介電常數(shù)發(fā)生改變，具體表現(xiàn)為，電導(dǎo)率較正常腦組織增加，介電常數(shù)較正常腦組織減小。
　　本