改進型BMIT激勵源設計及水腫腦組織電導率和介電常數(shù)測量.pdf

1、腦磁感應斷層成像(BrainMagneticInductionTomography,BMIT)技術，是一種新型的非接觸式功能性成像技術。它利用磁感應檢測原理，測量生物組織電導率分布，從而對生物組織電導率分布進行重構并成像。由于它具有無創(chuàng)、非接觸等優(yōu)點，適用于臨床對腦水腫等病變進行連續(xù)監(jiān)護。
　　當前在臨床上腦水腫可能由各種病因引起，比較常見的有高血壓、腦腫瘤、腦外傷等。出現(xiàn)腦水腫時需要對病人進行連續(xù)、實時、準確的成像監(jiān)護，以便于及

2、時的診斷和救治。BMIT對于以上問題有著明顯的優(yōu)勢和潛在的應用前景，但是過長過多的電磁暴露本身會對人體造成一定程度的傷害，而關于相關激勵源研究沒有詳細的報道，所以滿足人體在電磁暴露環(huán)境下安全標準的BMIT激勵源對于臨床應用具有十分重要的意義。
　　同時，獲得水腫腦組織與正常腦組織的電導率和介電常數(shù)對BMIT的臨床實現(xiàn)具有重要意義。測量水腫腦組織與正常腦組織的電導率和介電常數(shù)，不但能夠為BMIT的理論模型提參考數(shù)據(jù)，而且能夠為BMI

3、T系統(tǒng)被測目標實際相位差測量結果提供參考依據(jù)。
　　本研究設計并實現(xiàn)了滿足人體在電磁暴露環(huán)境下的安全標準的BMIT激勵源，產(chǎn)生了滿足安全標準的激勵磁場。另外，對水腫和正常腦組織的電導率和介電常數(shù)分別進行了測量。具體工作內(nèi)容如下：
　　1.針對人體在電磁環(huán)境下暴露的安全問題，依據(jù)美國電氣和電子工程師協(xié)會(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,IEEE)電磁暴露安全標準，設計了

4、三種激勵線圈，矩形聚焦線圈、圓形聚焦線圈、螺線管線圈和相應的激勵電路；
　　2.通過測量激勵線圈的電感值，在全磁通一定的情況下，校正激勵電流以滿足安全性標準。利用法拉第電磁感應定律，測量激勵源產(chǎn)生磁場的磁感應強度大小，確保滿足人體在電磁暴露環(huán)境下的安全標準；
　　3.通過配制電導率為0.5S/m和1.5S/m的氯化鈉溶液，在改進型BMIT激勵源的作用下，對其產(chǎn)生的相位差進行測量，表明激勵源在滿足人體在電磁暴露環(huán)境下的安全標準

5、后，可以有效地測量出被測目標產(chǎn)生的相位差；
　　4.通過對家兔頸部淋巴回流阻斷，建立淋巴滯留型腦水腫模型，然后將水腫腦組織和正常腦組織進行電導率和介電常數(shù)的測量，得到了相應的頻譜。為BMIT系統(tǒng)早日應用于臨床打下了基礎。
　　研究結果表明：
　　1.利用人體在電磁暴露環(huán)境下的安全標準，設計并實現(xiàn)的改進型BMIT激勵源能夠產(chǎn)生滿足此標準的磁場，以圓形聚焦線圈為例，在200KHz、1MHz、10MHz三個頻率下，產(chǎn)生的磁感

6、應強度最大分別為0.189T、0.057T和0.0054T，符合我們的設計要求。兩外兩種激勵線圈產(chǎn)生的磁場的感應強度也同樣滿足標準要求；
　　2.氯化鈉溶液實驗表明，本研究設計的激勵源在滿足人體在電磁暴露安全標準的前提下，可以測量出被測目標產(chǎn)生的相位差，隨著頻率、電導率的升高，相位差逐漸增加；
　　3.腦組織發(fā)生水腫以后，其電導率和介電常數(shù)發(fā)生改變，具體表現(xiàn)為，電導率較正常腦組織增加，介電常數(shù)較正常腦組織減小。
　　本