基于磁感應(yīng)相位移技術(shù)測量腦血流的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、腦血管疾病是指腦血流(cerebralbloodflow,CBF)異常而引發(fā)的各類腦部疾病，是一種嚴(yán)重危及人類健康和生命的多見病和常發(fā)病，具有很高的發(fā)病率、致殘率、死亡率和復(fù)發(fā)率，是導(dǎo)致中老年人殘疾和死亡的主要疾病之一。全球每年約有460萬人死于腦血管病，是導(dǎo)致人類死亡的第二大原因。人腦的新陳代謝旺盛、生理功能復(fù)雜、無儲(chǔ)備的能源物質(zhì)，因此腦的耗氧量大，對(duì)血液供應(yīng)的依賴性強(qiáng)。當(dāng)腦血流異常阻斷1～30s，腦細(xì)胞會(huì)受到一定程度的損害，多數(shù)能恢

2、復(fù)正常；而當(dāng)腦血流阻斷3～5min時(shí)，腦細(xì)胞會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p害，少數(shù)能恢復(fù)；要是腦血流連續(xù)阻斷30min及以上，腦細(xì)胞會(huì)完全壞死、喪失功能。目前，臨床上沒有實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測腦血流的方法和技術(shù)，因此，發(fā)展一種腦血流實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測技術(shù)，對(duì)于腦血管疾病的早期預(yù)防和診斷有著非常重要的意義。
　　本課題首先研究了磁感應(yīng)相位移(magneticinductionphaseshift,MIPS)技術(shù)的基本原理和腦血流的基本電磁特性，根據(jù)該基本理論，針對(duì)目

3、前監(jiān)測腦血流的設(shè)備和手段的不足，建立了一套基于磁感應(yīng)相位移方法的無創(chuàng)非接觸腦血流檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用自制的平面線圈傳感器，通過高相位穩(wěn)定度的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)作用于該傳感器，將被測頭部置于傳感器中心，由于電磁感應(yīng)的作用，周期性變化的腦血流信號(hào)受激勵(lì)磁場的影響，產(chǎn)生擾動(dòng)的磁場，通過檢測線圈接收到擾動(dòng)的磁場，激勵(lì)信號(hào)和檢測信號(hào)同時(shí)被數(shù)據(jù)采集卡采集到，送入上位機(jī)中。利用LabVIEW軟件編程鑒相、存儲(chǔ)和顯示，與此同時(shí)，同步采集心電信號(hào)，以便

4、用來標(biāo)定人體心臟狀況的好壞。在腦血流信號(hào)處理的過程中，針對(duì)基線漂移的特點(diǎn)，分別采用小波變換法、高通濾波法和三次樣條插值法去除基線漂移干擾，得到了較好的MIPS信號(hào)波形，為MIPS信號(hào)的特征提取與統(tǒng)計(jì)分析奠定了基礎(chǔ)。
　　為驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性，作者首先進(jìn)行了物理模型實(shí)驗(yàn)，采用微型泵和橡膠管分別模擬心臟泵血和血管搏動(dòng)，物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明MIPS方法測得的信號(hào)代表橡膠管的舒張與收縮，反映了橡膠管搏動(dòng)的物理機(jī)制。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)檢測腦

5、血流的可靠性，課題組選擇了10名健康志愿者進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)，由于測得的MIPS信號(hào)波形面積，可用來反映受試者腦血流量的變化，作者對(duì)測得的信號(hào)進(jìn)行了信號(hào)處理及波形面積的計(jì)算，以便統(tǒng)計(jì)分析同一個(gè)體的重復(fù)性和不同個(gè)體之間的差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明測得的信號(hào)波形形狀類似于脈搏波，反映了腦血流的周期性變化。通過統(tǒng)計(jì)分析同一位受試者的多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)面積數(shù)值，如2號(hào)受試者的面積均值與方差為0.0254±0.0005266，表明系統(tǒng)對(duì)于同一受試者的測量重復(fù)性較好；