磁感應(yīng)成像用于顱內(nèi)監(jiān)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf

1、神經(jīng)科很多常見疾病如腦卒中、顱腦外傷、腦炎及顱內(nèi)腫瘤等，由于在疾病的病程中出現(xiàn)嚴(yán)重的腦水腫以及顱內(nèi)壓增高，若不能得到及時(shí)的救治，其致死率及致殘率均很高。如果臨床上能夠早期、及時(shí)準(zhǔn)確評價(jià)各種病因所致腦組織病變的部位、性質(zhì)及范圍或嚴(yán)重程度，以及其發(fā)展，和對藥物等治療的反應(yīng)，無疑直接關(guān)系到腦水腫和顱內(nèi)壓的正確處理，這是神經(jīng)科急危重癥患者搶救成敗的關(guān)鍵。雖然目前的檢測技術(shù)如頭顱CT、核磁共振(MRI)及磁共振彌散成像(DWI)等，可以準(zhǔn)確判定危

2、重疾病的性質(zhì)、范圍和程度，但是還是無法進(jìn)行床旁連續(xù)的成像，對于病情危重、變化較快，但又不宜反復(fù)搬動(dòng)的患者不能監(jiān)測其病灶的動(dòng)態(tài)變化，因此對病情演變的及時(shí)判斷及調(diào)整治療方案受到限制。所以急需一種便攜，能夠?qū)Σ∪诉M(jìn)行連續(xù)監(jiān)護(hù)的醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備，尤其重要的是能夠有效地檢測腦水腫與顱內(nèi)壓的狀況。
　　 磁感應(yīng)成像技術(shù)(Magnetic Induction Tomography，MIT)是一種新興的非接觸式測量組織電導(dǎo)率的成像技術(shù)，也是當(dāng)今

3、生物醫(yī)學(xué)工程無損檢測前沿研究課題之一。磁感應(yīng)成像技術(shù)具有快捷、便攜、低成本、無創(chuàng)等特點(diǎn)，這特點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)無創(chuàng)檢測成像和連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景，特別是對顱內(nèi)疾病的連續(xù)監(jiān)護(hù)。
　　 本論文主要的研究目的是顱內(nèi)病變組織的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。主要研究內(nèi)容是研制一種基于磁感應(yīng)成像方式快速的、實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)的、便攜式的功能性成像系統(tǒng)，同時(shí)研究其重構(gòu)算法和測量實(shí)驗(yàn)。本論文主要的研究工做和總結(jié)如下：
　　 ①本論文中提出使用亥姆霍茲線圈作為激

4、勵(lì)線圈產(chǎn)生一組均勻場，同時(shí)分析了激勵(lì)磁場的均勻度。
　　 ②對磁感應(yīng)成像正問題的研究，用棱邊有限元法建立相應(yīng)的有限元方程，用MATLAB實(shí)現(xiàn)有限元方程的生成和計(jì)算。計(jì)算了在無異物和有異物時(shí)的渦流的分布，同時(shí)計(jì)算了被測物體旋轉(zhuǎn)不同角度對測量電壓的影響，為后面的逆問題提供指導(dǎo)和數(shù)據(jù)來源。
　　 ③提出了基于均勻時(shí)諧磁場激勵(lì)磁感應(yīng)成像的濾波反投影重構(gòu)算法。同時(shí)測試了在不同模型下的重構(gòu)算法的效果和抗噪聲能力。
　　 ④硬

5、件研究。設(shè)計(jì)了高精度的同步檢波的相位檢測電路，以及為激勵(lì)線圈提供電流的恒流源，同時(shí)設(shè)計(jì)了高SNR的線圈傳感器。測試了單通道的硬件的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。
　　 ⑤研制了一套旋轉(zhuǎn)磁感應(yīng)斷層成像系統(tǒng)，通過單目標(biāo)和雙目標(biāo)的瓊脂模型實(shí)驗(yàn)，測試了成像系統(tǒng)在幾種模型下的成像效果。這一系列的物理模型實(shí)驗(yàn)將為將來的臨床實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)意義，為實(shí)現(xiàn)顱內(nèi)監(jiān)護(hù)提供打下實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　 ⑥研制了一套16通道的磁感應(yīng)平面直接投影成像的臨床系統(tǒng)。在兒童醫(yī)院對7