磁感應成像用于顱內(nèi)監(jiān)護關鍵技術基礎研究.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)嚴重的腦水腫以及顱內(nèi)壓增高，若不能得到及時的救治，其致死率及致殘率均很高。如果臨床上能夠早期、及時準確評價各種病因所致腦組織病變的部位、性質(zhì)及范圍或嚴重程度，以及其發(fā)展，和對藥物等治療的反應，無疑直接關系到腦水腫和顱內(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鍵。雖然目前的檢測技術如頭顱CT、核磁共振(MRI)及磁共振彌散成像(DWI)等，可以準確判定危

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

3、生物醫(yī)學工程無損檢測前沿研究課題之一。磁感應成像技術具有快捷、便攜、低成本、無創(chuàng)等特點，這特點在生物醫(yī)學無創(chuàng)檢測成像和連續(xù)動態(tài)監(jiān)護領域有很好的應用前景，特別是對顱內(nèi)疾病的連續(xù)監(jiān)護。
　　 本論文主要的研究目的是顱內(nèi)病變組織的實時監(jiān)護。主要研究內(nèi)容是研制一種基于磁感應成像方式快速的、實時監(jiān)護的、便攜式的功能性成像系統(tǒng)，同時研究其重構(gòu)算法和測量實驗。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、勵線圈產(chǎn)生一組均勻場，同時分析了激勵磁場的均勻度。
　　 ②對磁感應成像正問題的研究，用棱邊有限元法建立相應的有限元方程，用MATLAB實現(xiàn)有限元方程的生成和計算。計算了在無異物和有異物時的渦流的分布，同時計算了被測物體旋轉(zhuǎn)不同角度對測量電壓的影響，為后面的逆問題提供指導和數(shù)據(jù)來源。
　　 ③提出了基于均勻時諧磁場激勵磁感應成像的濾波反投影重構(gòu)算法。同時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。設計了高精度的同步檢波的相位檢測電路，以及為激勵線圈提供電流的恒流源，同時設計了高SNR的線圈傳感器。測試了單通道的硬件的關鍵技術指標。
　　 ⑤研制了一套旋轉(zhuǎn)磁感應斷層成像系統(tǒng)，通過單目標和雙目標的瓊脂模型實驗，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驗將為將來的臨床實驗提供指導意義，為實現(xiàn)顱內(nèi)監(jiān)護提供打下實驗基礎。
　　 ⑥研制了一套16通道的磁感應平面直接投影成像的臨床系統(tǒng)。在兒童醫(yī)院對7