检测脑水肿的磁感应相位移谱关键技术研究

针对现有脑水肿检查手段的不足和临床脑疾病诊疗与急救现场脑创伤救治的需要，基于生物组织与细胞的介电特性、脑水肿的病理学机制和电磁感应原理，提出检测脑水肿磁感应相位移谱的关键技术研究，以发展具有脑水肿早期检测功能和非接触连续监护的新型医学装置。本课题拟在已有研究基础上，（1）改进Griffiths的圆盘模型为双层球模型，获得更准确的检测相位移与脑水肿电导率、激励频率的关系；（2）通过脑水肿神经细胞模型检测实验，研究脑水肿磁感应相位移谱的特征；（3）提出和研究频差分离的有源无源相位跟踪技术研究，提高相位移检测精度；（4）开展磁感应相位移谱实验系统研究；（5）基于大动物脑水肿实验模型，进行磁感应相位移谱检测脑水肿的特异性和敏感性研究。通过上述研究，从电磁理论、生物医学、检测原理、实验方法和系统设计等方面，为实现具有脑水肿早期检测功能和非接触连续监护的新型医学装置提供技术基础。

检测脑水肿的磁感应相位移谱（PSSMI）关键技术研究主要完成五方面的研究工作：（1）三频点磁感应测量系统研究；（2）动物脑出血的磁感应相位移测量实验研究；（3）颅内压与MIPS的相互关系研究；（4）基于对侧半球抵消技术的磁感应相位移测量方法研究；（5）脑水肿、脑出血和脑缺血的PSSMI测量系统和动物实验研究。 . 三频点磁感应测量系统研究采用DDS、FPGA和DSP等技术实现如下功能：（1）高稳定的频率发生、功率放大和调节、频率和功率的控制和显示；（2）低噪声、低漂移和高精度的相位检测；（3）实现动物脑水肿和脑出血磁感应检测。. 动物脑出血的磁感应相位移测量实验研究，采用注射自体血模拟脑出血的方法，以HR和ICP为参照，研究MIPS与脑出血量的关系。实验研究发现：（1）MIPS的变化与出血量之间存在近似线性的关系；（2）实验测量系统对脑出血具有较高的敏感性；（3）MIPS的变化与ICP具有相关性。. 颅内压与MIPS的相互关系研究完成以下研究工作：（1）颅内压与MIPS的定性分析和定量关系研究；（2）动物脑出血的磁感应相位移与颅内压的比较实验研究和特征分析；（3）研究发现磁感应相位移测量与ICP具有明显的相关性，其早期敏感性优于后期，与ICP具有明显的互补。. 为提高检测的灵敏度和抗干扰能力，对基于对侧半球抵消技术的磁感应相位移测量方法开展研究：（1）设计和研制新的磁感应检测传感器；（2）采用脑出血动物实验模型进行实验测量表明，新磁感应检测传感器将检测灵敏度提高4倍。. 基于射频二端口网络理论，采用网络分析技术，进行传输特性测量，开展PSSMI测量系统和动物实验研究，获得以下主要研究结果：（1）在特定频率范围，PSSMI测量对脑出血具有较高灵敏度；（2）PSSMI测量对脑缺血比较敏感，但与脑出血PSSMI符号相反；（3）脑水肿PSSMI小于脑出血PSSMI，符号和频谱峰值位置相同。