基于磁感应相移技术测量脑血流实验研究

针对目前监测脑血流的设备和手段的不足,本研究建立了一套基于磁感应相移技术(Magnetic Induction Phase Shift,MIPS)的无创非接触脑血流测量系统。为了明确此系统测得信号所代表的物理含义,首先进行了物理模型实验,采用微型泵和橡胶管分别模拟心脏泵血和血管搏动;为了进一步验证该实验系统检测脑血流的可行性和可靠性,又进行了10名健康志愿者临床实验,并对测得的信号进行小波分析去除整体基线漂移、高通滤波去除呼吸干扰、频谱分析和3次样条差值去除局部基线漂移等信号处理,处理后的信号进行波形面积计算,以便统计分析同一个体的重复性和不同个体之间的差异。物理实验结果表明MIPS方法测得的信号代表橡胶管的舒张与收缩,反映了橡胶管搏动的物理机制;志愿者实验结果表明测得的信号波形形状类似于脉搏波,反映了脑血流的周期性变化,MIPS信号频率在1 Hz左右,通过统计分析面积数值发现10名健康志愿者的P值均大于0.05,实验中每位健康志愿者的各组测量数据之间没有显著性差异。实验结果表明该系统能够实时监测脑血流的基本变化情况,且系统具有非接触、精度高、灵敏度高、可连续监测等优点,作为一种监测脑血流的新手段,具有潜在的应用价值。

脑出血时脑脊液变化对磁感应相移信号的影响

目的:研究脑出血时脑脊液变化对磁感应相移信号的影响。方法:选取新西兰大白兔自体血注射模拟脑出血模型,并利用目前成熟的磁共振影像学手段获取脑脊液体积变化并分析其代偿过程,之后通过自动分割算法对图像进行分割,得到脑脊液信号,并与测量得到的磁感应相移信号结合,利用SPSS软件对其相关性进行分析。结果和结论:依据实验结果得出脑出血过程中脑脊液体积和磁感应相移信号具有较强相关性的结论,具体表现为出血体积增加,脑脊液体积和磁感应相位移信号均减小。

失血性休克脑血流低灌注磁感应相移检测的实验研究

磁感应相移(MIPS)技术以检测生物组织介电特性为基础,具有非接触、无创、可连续监测等优点,是检测脑缺血非常有效的方法。为验证MIPS技术检测失血性休克脑血流低灌注的有效性,本研究在自研的MIPS检测系统上对20只家兔失血性休克模型进行脑血流灌注检测,同时采用动脉血乳酸(ABL)以及激光多普勒(LDF)脑血流值作为对照指标。选取19只家兔实验数据纳入统计分析。结果显示随着失血性休克发生,脑血流灌注MIPS值由基线(0°)下降到(-5.28±1.99)°,ABL浓度由(3.55±2.24)mmol/L上升到(13.34±6.66)mmol/L,LDF脑血流值基线百分比由100%下降到(59.26±51.57)%,脑血流灌注MIPS值与ABL浓度具有很高的相关性(相关系数均大于0.816),且MIPS测量值较LDF测量值具有更好的分辨力。结果表明MIPS技术能有效检测失血性休克脑血流低灌注,采用脑血流灌注MIPS指标作为院前检测失血性休克具有可行性。

无创脑血流搏动磁感应相移评价方法

脑血流搏动监测对大多数脑血管疾病的治疗和预防具有重要意义。然而,目前临床上还缺乏完全公认的连续脑血流检测方法。建立了一个基于磁感应相移技术(MIPS)的无创连续评估系统和脑血流搏动的物理模型。通过模拟不同脑血流状态开展了物理实验。采用时频域分析、小波分解和带通滤波等方法研究了与供血水平和脑血流搏动相关的信号特征。结果表明:MIPS的时域基线值随供血水平线性增加(P<0.05,R^(2)=0.937)。此外,在模拟脑血流流速不为零时,MIPS的频谱中存在一个搏动信号分量(200~2000 mL/h流速组中分别为0.2~2 Hz)。不同模拟脑血流流速下的搏动频率与蠕动泵的蠕动频率相同。这一结果论证了MIPS监测脑血流搏动的可行性,可为脑血流的无创综合监测评估提供一种新的解决方案。

基于特征频带磁感应相移谱检测家兔脑出血的实验研究

本研究目的是提高脑出血磁感应相移检测系统的灵敏度。采用基于特征频带磁感应相移谱的检测方法,对通过自体血注入法建立脑出血的13只家兔进行实验研究,获得了65组相移谱数据,然后根据特征频带下脑出血相移谱的特点设计用于判断脑出血严重程度的B-F分布图。结果显示特征频带内兔脑相位差随出血量增加而增大,出血量3mL时相位差可达-7.750 3°±1.420 4°;B-F分布图能有效地判别脑出血严重程度。本研究显示基于特征频带磁感应相移谱的检测方法将脑出血磁感应检测的灵敏度提高了一个数量级。

基于磁感应技术的心肺活动非接触监测实验研究

目的:测试一种基于磁感应相移技术的心肺信号非接触监测系统的性能。方法:基于磁感应相移技术的心肺监测系统由激励源,前端传感器(激励线圈、检测线圈),前置放大滤波模块,信号采集模块,信号处理分析与显示模块等组成。激励源可输出两路频率相同、相位不同的正弦信号,一路作为激励信号,一路作为参考信号。激励信号被送至激励线圈,用以产生激励磁场。检测线圈则能检测到感应磁场的磁感应电压信号,并将其送至前置前置放大滤波模块进行预处理。预处理后的信号及参考信号被信号采集模块采集,送至信号处理分析与显示模块进行处理与实时显示。最后用小波分析对显示波形进行去噪处理。基于该系统,对6名受试者的心肺活动的进行了监测。结果:该监测系统成功显示了呼吸运动和心跳运动的实时波形。通过数据分析得到6名受试者的人体呼吸频率监测的最大绝对误差为1次/分钟,最大相对误差为4.55%;心率监测的最大绝对误差为2次/分钟,最大相对误差为3.28%。结论:设计的心肺活动监测系统,能够实现和完成心跳及呼吸活动的非接触监测及实时显示。

基于磁感相位移谱的脑出血检测中S_(11)和S_(21)的研究

通常采用计算机断层成像、磁共振成像、正电子发射断层成像检测脑出血,然而,这些设备都存在耗费大、体积大、不能做床边和现场监测的缺点。为了研究更广泛的脑出血磁感应相位移和提供更多有用信息,本研究在已建立的磁感相位移谱(MIPSS)检测系统的基础上,针对同频和不同频这两种情况对系统进行分别分析,从而提高脑出血MIPSS检测系统的灵敏度。采用基于特征频带MIPSS检测方法,对通过自体血注入法建立脑出血的10只家兔进行实验研究,然后根据特征频带下脑出血MIPSS的特点,设计出相同频率和不同频率下S_(11)和S_(21)的叠加方法。结果显示特征频带内兔脑相位差随出血量增加而增大,可以有效地判别脑出血的严重程度,大幅度提高检测灵敏度。