MIT系統(tǒng)中相位檢測(cè)單元及神經(jīng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)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(cè)成像技術(shù)，具有無創(chuàng)、非接觸、小型、連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。適用于臨床對(duì)腦水腫等病變進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且設(shè)備輕便有利于軍隊(duì)野戰(zhàn)時(shí)對(duì)傷員救治時(shí)使用。本研究需要建立MIT檢測(cè)系統(tǒng)中的單通道高精度相位差檢測(cè)單元，并對(duì)腦水腫進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)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(cè)原理，通過高頻磁場(chǎng)，檢測(cè)由被測(cè)組織產(chǎn)生的相位差，即穿過被測(cè)組

2、織的檢測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)之間的相位差值，然后根據(jù)相位差與被測(cè)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(jìn)而對(duì)被測(cè)組織進(jìn)行功能性成像。所以，檢測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)之間相位差的高精度檢測(cè)是實(shí)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(duì)該類病人進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的成像監(jiān)護(hù)，以便于及時(shí)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(duì)磁感應(yīng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。
　　

3、本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了能在三個(gè)頻率點(diǎn)(200kHz、1MHz、10MHz)進(jìn)行檢測(cè)的單通道高精度相位差檢測(cè)單元，并基于該檢測(cè)單元實(shí)現(xiàn)了SD大鼠水腫神經(jīng)細(xì)胞模型實(shí)驗(yàn)。具體工作內(nèi)容如下：
　　1.信號(hào)檢測(cè)與處理電路的設(shè)計(jì)及建立。該電路由螺線管檢測(cè)線圈、低噪聲放大器、窄帶帶通濾波器組成，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)、放大、濾波處理；能夠在三個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)：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(shí)現(xiàn)。使用鎖定放大器(RFLock-inAmplifier，ModelSR844)對(duì)檢測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)之間的相位差進(jìn)行檢測(cè)。鑒相精度可達(dá)0.02°，較前期研究提高了約2個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　3.鐵塊及NaCl溶液實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行細(xì)胞實(shí)驗(yàn)前，采用設(shè)計(jì)的檢測(cè)單元與激勵(lì)單元組成的信號(hào)相位差檢測(cè)通道，以大小鐵塊和不同電導(dǎo)率NaCl溶液為被測(cè)物進(jìn)行了預(yù)實(shí)驗(yàn)。低頻200kHz的檢測(cè)通道能檢測(cè)出大小鐵塊產(chǎn)生的相位差，而高頻檢測(cè)通

5、道能檢測(cè)出電導(dǎo)率相對(duì)較小的NaCl溶液產(chǎn)生的相位差。
　　4.神經(jīng)細(xì)胞模型的制備。對(duì)SD大鼠大腦皮質(zhì)的神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，獲得正常神經(jīng)細(xì)胞模型和水腫神經(jīng)細(xì)胞模型，體積均為160mL，細(xì)胞密度均為5.5-6×105/cm2。
　　5.細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。使用不同激勵(lì)線圈，以正常神經(jīng)細(xì)胞模型為對(duì)照，對(duì)培養(yǎng)的水腫神經(jīng)細(xì)胞模型產(chǎn)生的相位差進(jìn)行了檢測(cè)。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：(1)1MHz與10MHz的檢測(cè)通道均能檢測(cè)出大鼠神經(jīng)細(xì)胞模

6、型產(chǎn)生的相位差；(2)SD大鼠腦水腫神經(jīng)細(xì)胞模型產(chǎn)生的相位差小于其正常神經(jīng)細(xì)胞模型產(chǎn)生的相位差；(3)檢測(cè)通道測(cè)得的細(xì)胞模型產(chǎn)生的最大相位差值為0.86°；測(cè)得兩種細(xì)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(jì)新的數(shù)據(jù)測(cè)量方式，減小了整個(gè)檢測(cè)通道的相位漂移對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響。
　　3.培養(yǎng)細(xì)胞獲得神經(jīng)