适于脑水肿早期监测与分型的多参数电阻抗谱成像新方法基础研究

脑水肿是引发严重继发性脑损伤、导致患者残疾与死亡的主要原因。其早期无创监测与分型一直是医学研究中的难点问题。在前期研究中，我们率先提出了动态电阻抗成像图像监护新理念，并首次从理论与技术上证实了其用于颅内病变监测的可行性。本项目在此基础上，根据生物组织电阻抗谱特性与其功能与形态学信息密切相关的生物物理基础，提出通过脑水肿组织电阻抗谱特性的测量、敏感参数的提取与图像重构实现脑水肿的早期检测、分型与动态监护的研究新思路。主要内容包括：早期脑水肿组织电阻抗谱特性及其数学表征模型研究、脑水肿敏感性电阻抗模型参数体系的建立、基于高性能电阻抗图像重构的脑水肿敏感参数提取方法研究和适于成像监测要求的宽带、高精度数据采集技术研究。本项目是图像监护新理念的深入和延伸，相关研究不仅能为脑水肿的实时监测、分型、区别治疗和药效评价奠定基础，还可为其它病变的检测与鉴别提供借鉴与参考，具有重要的理论与应用价值。

为适应不同类型脑水肿检测与分型研究需要，本研究建立了一套适于生物组织电阻抗特性测量的平台系统，分别构建了出血性与缺氧性脑水肿动物模型，测量了这些病变及正常脑组织在10Hz-10MHz之间的电阻抗特性，并确定了相关模型参数的分布范围及不同类型脑水肿组织的敏感性区分指标。同时，建立了具有宽频带与高精度特征的多频EIT数据采集系统，提出并实现了可有效抑制背景组织频率特性影响的加权频差阻尼最小二乘图像重构算法和基于传输阻抗特征参数估算与图像重构新思路，建立了电阻抗特征参数成像新方法。在以上研究的基础上，利用电子元件模拟脑组织电阻抗频谱特性建立了含不同类型脑水肿病变的电路模型，并利用所建立的数据采集系统与图像重构方法进行数据采集与参数成像实验，实验结果与理论预期高度一致。以上研究不仅证实了数据采集系统与图像重构方法的可靠性，也证实了多频参数成像在脑水肿检测与判别中的可行性。相关研究为进一步的脑水肿检测研究奠定了基础。