一种新的非接触电阻抗成像的脑水肿检测方法的基础研究

脑水肿是临床上常见的脑部病变，对健康危害严重。人体内的电阻抗分布与生理和病理状态密切相关，且反映快速和敏感。通过检测颅内的电阻抗分布或其变化，可以实现脑水肿的早期检测；且因其安全性可用于连续动态监护。磁感应断层成像作为一种新型的电阻抗断层成像技术，能以非接触方式获得被测对象内部的电阻抗分布。在前期研究基础上，本项目拟提出一种新的磁感应成像的激励测量技术，着力研究对低电导率生物组织的弱磁感应信号的高精度测量方法，以及适应于活体脑水肿检测的成像算法。具体拟从复用激励测量线圈、缩短高频信号通路、差分静态成像算法等方面开展深入研究，从而不仅能得到含颅骨高仿真脑水肿物理模型的成像，也能得到动物脑水肿模型的成像。通过不断改进和优化数据采集技术的精度和成像算法的性能，可实现高质量的活体磁感应断层成像，从而为可用于临床脑水肿的非接触电阻抗成像检测方法奠定坚实的基础。

脑水肿是临床上常见的脑部病变，对健康危害严重。人体内的电阻抗分布与生理和病理状态密切相关，且反映快速和敏感。通过检测颅内的电阻抗分布或其变化，有望实现脑水肿的早期检测。磁感应断层成像是一种新型的电阻抗断层成像技术，能以非接触方式获得被测对象内部的电阻抗分布，具有非接触、安全、可连续成像等优点。本项目在前期研究基础上，提出激励测量复用线圈的新型传感技术，并基于此构建了16通道的数据采集系统。该系统的相位检测精度优于0.01度，且各通道一致性良好，满足了低电导率生物组织的弱磁感应信号高精度测量的需要。单帧数据采集时间小于4s，适合于快速检测。针对生物组织电阻抗分布图像重建的要求，本项目系统研究了磁感应断成像的正问题、逆问题、正则化校正方法、差分成像算法以及先验电导率分布信息添加方法。本项目设计并实现了三层结构的脑部物理模型，在几何尺寸和电导率分布上均接近真实人脑，为验证数据采集系统和成像算法提供了必要的支撑。本项目设计并编程实现的软件系统，能完成对数据采集系统的控制和检测数据的数字解调、成像算法的仿真计算和实测数据的图像重建、系统参数设定等功能。通过开展一系列的物理模型成像实验，验证了本系统能够正确反映电导率扰动目标的位置、大小和电导率差异，最小能探测到体积为9.4ml（容积为3.4ml）的目标，同时能对动物组织进行有效成像。总之，本项目实现了高精度磁感应断层成像中的多项关键技术，为下一步的人体脑水肿等脑部疾病的非接触电阻抗成像检测奠定了良好的基础。