【摘要】：內(nèi)出血臨床發(fā)病率高,具有隱蔽性。其發(fā)病突然,病情發(fā)展迅猛,死亡率居高不下。人體內(nèi)出血主要發(fā)生在腦部及腹部內(nèi)的臟器。治療內(nèi)出血的關(guān)鍵是早發(fā)現(xiàn),但現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)不能對(duì)內(nèi)出血過程進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測,無法做到早發(fā)現(xiàn),因此,目前急需一種能夠提供監(jiān)測與預(yù)警的臨床診斷技術(shù)。磁感應(yīng)斷層成像技術(shù)(Magnetic Induction Tomography,MIT)是新興的非接觸式的電阻抗斷層成像方法,它檢測處于交變磁場中的物體內(nèi)部電導(dǎo)率分布變化所導(dǎo)致的渦流感應(yīng)信號(hào)的變化并重建其圖像。MIT具有無創(chuàng)、非接觸、電阻抗變化時(shí)間敏感度高、可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像等特點(diǎn),是人體內(nèi)出血監(jiān)測的適宜技術(shù)。目前,在MIT重建算法、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、物理模型成像實(shí)驗(yàn)等方面已有較多的研究報(bào)道,但對(duì)生物組織成像實(shí)驗(yàn)研究很少,特別是系統(tǒng)性的在體檢測實(shí)驗(yàn)未見報(bào)道,使MIT向臨床應(yīng)用推進(jìn)無法突破,限制了MIT技術(shù)的發(fā)展。針對(duì)MIT研究中在體成像的空白,本研究搭建了MIT在體檢測實(shí)驗(yàn)平臺(tái),建立了兩種家兔內(nèi)出血模型(局灶性內(nèi)出血?jiǎng)游锬Ｐ秃蛷浬⑿詢?nèi)出血?jiǎng)游锬Ｐ?,應(yīng)用課題組自研的MIT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開展了系列在體MIT成像實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。具體工作如下:第一部分:MIT在體檢測研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與可行性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)本研究搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由自主研發(fā)的16通道MIT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、滑動(dòng)式動(dòng)物實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)和系統(tǒng)支架構(gòu)成。其中實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的測量精度小于0.3%,優(yōu)于醫(yī)學(xué)MIT成像所需的1.0%。在連續(xù)測量并成像的情況下,系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的平均耗時(shí)約為4s/幀。本研究建立了用于MIT研究的家兔內(nèi)出血模型。為驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性及在體檢測的可行性,以深度麻醉家兔(心臟跳動(dòng),但呼吸等生命活動(dòng)微弱)作為被測對(duì)象,對(duì)其腹部皮下注射生理鹽水,并進(jìn)行連續(xù)性在體監(jiān)測實(shí)驗(yàn)�？尚行则�(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)平臺(tái)工作正常,滿足動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的需求;MIT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可靠性良好,符合在體連續(xù)性檢測的基本要求。第二部分:局灶性內(nèi)出血?jiǎng)游锬Ｐ偷腗IT實(shí)驗(yàn)研究通過對(duì)成年家兔腹部皮下注射液體的方式建立局灶性內(nèi)出血?jiǎng)游锬Ｐ�。注射的液體分別為生理鹽水(約1.26 S/m)和異體兔血(約1.09 S/m),各7只。將家兔麻醉后,置于滑動(dòng)平臺(tái)上,將留置針頭刺入腹部皮下,然后滑動(dòng)家兔使注射部位處于MIT線圈陣列斷面。待MIT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)預(yù)熱后,取未注射液體時(shí)的測量數(shù)據(jù)作為參考幀。然后通過留置針每次注射3mL劑量的液體,間隔約1~2分鐘后再次注射,共連續(xù)注射8次。在每次注射間隔時(shí)間內(nèi),采集10幀以上的測量數(shù)據(jù),并實(shí)時(shí)重建時(shí)間差分電導(dǎo)率分布圖像。取每次注射后的一幀圖像進(jìn)行分析。無論注射的是生理鹽水還是異體兔血,對(duì)應(yīng)注射部位的圖像都出現(xiàn)明顯的電導(dǎo)率增大,且隨著注射劑量的增加而持續(xù)增大;在統(tǒng)一重建圖像的上下限之后,圖像顯示隨注射劑量的增加,目標(biāo)位置面積逐漸增大、顏色加深。取圖像中最大電導(dǎo)率變化的重建值(以下簡稱重建值)進(jìn)行線性回歸分析,結(jié)果表明兩種注射液體組的重建值與注射劑量之間均呈線性關(guān)系,其線性回歸系數(shù)分別為0.914和0.909;生理鹽水組的回歸直線的斜率大于血液組,提示該斜率反映了注射液體電導(dǎo)率的差異。第三部分:彌散性內(nèi)出血?jiǎng)游锬Ｐ偷腗IT實(shí)驗(yàn)研究通過對(duì)成年家兔腹腔注射血液的方式建立彌散性內(nèi)出血?jiǎng)游锬Ｐ�。類似于第二部�?區(qū)別是將留置針刺入腹腔內(nèi),注射的液體只選擇異體兔血,取10只家兔,每次注射劑量為10mL,連續(xù)注射8次。在MIT時(shí)間差分重建圖像中,可觀察到對(duì)應(yīng)注射部位存在明顯的電導(dǎo)率增大,且與局灶性模型相比,目標(biāo)圖像面積較大,可反映彌散性電導(dǎo)率變化。同樣在統(tǒng)一重建圖像的上下限之后,可觀察到目標(biāo)圖像隨劑量增加而面積增大、顏色加深。對(duì)重建值進(jìn)行線性回歸分析表明,重建值與注射劑量之間近似呈線性關(guān)系,線性回歸系數(shù)為0.846,低于局灶性模型。綜上,本研究搭建了MIT在體檢測研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并驗(yàn)證了系統(tǒng)在體檢測的可靠性;針對(duì)內(nèi)出血類型建立了兩種活體動(dòng)物模型,驗(yàn)證了MIT在體實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測的可行性,并在此基礎(chǔ)上研究了注射劑量與電導(dǎo)率變化的規(guī)律。本研究結(jié)果可為MIT技術(shù)進(jìn)入更深層次的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)甚至未來的臨床實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。本研究的創(chuàng)新之處在于:1)首次使用MIT技術(shù)對(duì)活體動(dòng)物進(jìn)行在體檢測研究,并能夠檢測到內(nèi)部電導(dǎo)率分布的變化;2)現(xiàn)階段局灶性內(nèi)出血模型可辨別的最小檢測劑量為3mL,彌散性內(nèi)出血模型可辨別的最小檢測劑量為10mL。注射劑量與重建值呈線性關(guān)系,且對(duì)于不同電導(dǎo)率的注射液體,其回歸直線的斜率不同。
【圖文】：

檢測與監(jiān)護(hù)技術(shù)的不足，期望能夠提高諸如內(nèi)，做到有效預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)早治療，這也為現(xiàn)代醫(yī)原理一種以渦流感應(yīng)原理檢測人體內(nèi)部電導(dǎo)率分布[18]。n 個(gè)線圈構(gòu)成線圈陣列均勻地放置于被測對(duì)圈中的某一個(gè)作為激勵(lì)線圈，并在其中通入交變，如此循環(huán)往復(fù)直至激勵(lì)遍歷所有線圈。在交變一個(gè)交變磁場，稱之為激勵(lì)磁場 B。在該磁場的渦流，，而該渦流又會(huì)感應(yīng)出另一個(gè)磁場，稱之測到交變渦流所引起的磁場變化，再通過重建率分布或其變化量圖像[18,19]。

空軍軍醫(yī)大學(xué)碩士學(xué)位論文映出被測物體內(nèi)電導(dǎo)率的實(shí)時(shí)變化量。整個(gè)過程中，MIT 的儀器有直接接觸，因此理論上避免了實(shí)際應(yīng)用中電極與皮膚的接觸所激勵(lì)磁場與感應(yīng)磁場作矢量分析，如圖 2 所示[18]，其中 ω 是激勵(lì) 是被測對(duì)象的電導(dǎo)率分布， 為被測對(duì)象的介電常數(shù)分布。感應(yīng)磁變化而改變[20,21]。Griffiths 通過分析得出關(guān)系式為 ΔB/B∝ω2-iω[是引起感應(yīng)磁場 ΔB 實(shí)部變化的原因，而激勵(lì)磁場所感生出來的交 虛部的變化，且與 σ 和 ω 成線性關(guān)系。進(jìn)一步可推導(dǎo)出 B 與 B+ΔB電流角頻率 ω 和電導(dǎo)率分布變化量 Δ 成正比，即 Δφ∝ωΔ[22]。
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R-332

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本文編號(hào)：2661654