MIT系統(tǒng)中相位檢測單元及神經(jīng)細胞實驗的研究.pdf

1、磁感應(yīng)斷層成像(MagneticInductionTomography，MIT)是一種新型的非接觸式檢測成像技術(shù)，具有無創(chuàng)、非接觸、小型、連續(xù)等優(yōu)點。適用于臨床對腦水腫等病變進行實時監(jiān)測，且設(shè)備輕便有利于軍隊野戰(zhàn)時對傷員救治時使用。本研究需要建立MIT檢測系統(tǒng)中的單通道高精度相位差檢測單元，并對腦水腫進行初步實驗研究。
　　本課題采用的磁感應(yīng)斷層成像技術(shù)主要是依據(jù)渦流檢測原理，通過高頻磁場，檢測由被測組織產(chǎn)生的相位差，即穿過被測組

2、織的檢測信號與參考信號之間的相位差值，然后根據(jù)相位差與被測組織電導(dǎo)率的線性關(guān)系，獲得組織的電導(dǎo)率分布信息，進而對被測組織進行功能性成像。所以，檢測信號與參考信號之間相位差的高精度檢測是實現(xiàn)準(zhǔn)確、清晰成像的關(guān)鍵。
　　當(dāng)前由缺血、出血、腫瘤等不同病因引起的腦水腫是比較常見的，臨床上需要對該類病人進行實時、準(zhǔn)確的成像監(jiān)護，以便于及時的診斷和救治。同樣，腦水腫組織的電特性信息(如電導(dǎo)率等)對磁感應(yīng)監(jiān)測技術(shù)的實現(xiàn)具有重要意義。
　　

3、本文設(shè)計和實現(xiàn)了能在三個頻率點(200kHz、1MHz、10MHz)進行檢測的單通道高精度相位差檢測單元，并基于該檢測單元實現(xiàn)了SD大鼠水腫神經(jīng)細胞模型實驗。具體工作內(nèi)容如下：
　　1.信號檢測與處理電路的設(shè)計及建立。該電路由螺線管檢測線圈、低噪聲放大器、窄帶帶通濾波器組成，分別實現(xiàn)對信號的檢測、放大、濾波處理；能夠在三個頻率點進行檢測：200kHz、1MHz和10MHz；放大倍數(shù)最大為61.1dB；通頻帶寬最小約為1.5kHz。

4、
　　2.高精度鑒相的實現(xiàn)。使用鎖定放大器(RFLock-inAmplifier，ModelSR844)對檢測信號和參考信號之間的相位差進行檢測。鑒相精度可達0.02°，較前期研究提高了約2個數(shù)量級。
　　3.鐵塊及NaCl溶液實驗。進行細胞實驗前，采用設(shè)計的檢測單元與激勵單元組成的信號相位差檢測通道，以大小鐵塊和不同電導(dǎo)率NaCl溶液為被測物進行了預(yù)實驗。低頻200kHz的檢測通道能檢測出大小鐵塊產(chǎn)生的相位差，而高頻檢測通

5、道能檢測出電導(dǎo)率相對較小的NaCl溶液產(chǎn)生的相位差。
　　4.神經(jīng)細胞模型的制備。對SD大鼠大腦皮質(zhì)的神經(jīng)細胞進行培養(yǎng)，獲得正常神經(jīng)細胞模型和水腫神經(jīng)細胞模型，體積均為160mL，細胞密度均為5.5-6×105/cm2。
　　5.細胞實驗的設(shè)計及實現(xiàn)。使用不同激勵線圈，以正常神經(jīng)細胞模型為對照，對培養(yǎng)的水腫神經(jīng)細胞模型產(chǎn)生的相位差進行了檢測。
　　實驗結(jié)果為：(1)1MHz與10MHz的檢測通道均能檢測出大鼠神經(jīng)細胞模

6、型產(chǎn)生的相位差；(2)SD大鼠腦水腫神經(jīng)細胞模型產(chǎn)生的相位差小于其正常神經(jīng)細胞模型產(chǎn)生的相位差；(3)檢測通道測得的細胞模型產(chǎn)生的最大相位差值為0.86°；測得兩種細胞模型產(chǎn)生的相位差之間的最大差值為0.206°。
　　主要的研究特色是：
　　1.使用高精度鑒相器鎖定放大器SR844，鑒相精度提高到0.02°。
　　2.設(shè)計新的數(shù)據(jù)測量方式，減小了整個檢測通道的相位漂移對測量數(shù)據(jù)的影響。
　　3.培養(yǎng)細胞獲得神經(jīng)