腦出血的磁感應電阻抗圖像監測關鍵技術研究

《腦出血的磁感應電阻抗圖像監測關鍵技術研究》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由劉銳崗擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：腦出血的磁感應電阻抗圖像監測關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉銳崗
• 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學

中文摘要

腦出血是一種臨床高發疾病，發病突然，發展迅速，死亡率高。治療腦出血的關鍵是早發現。現有臨床技術不能連續監測腦出血過程，無法早發現，迫切需要新技術。人體血液電阻抗與腦部其他組織差異顯著，檢測電阻抗可反映腦出血狀態。磁感應斷層成像是非接觸電阻抗成像方法，它既有時間敏感性、安全、無創等特點，又因非接觸在套用上極為便利。在多年研究基礎上，重點針對高精度高穩定性相位檢測、活體腦出血成像算法等關鍵技術開展深入系統的研究，具體擬採用高精度激勵源、溫度反饋漂移抑制、降頻數字解調、數據預處理等方法改善測量數據質量，採用最佳化正則化參數、多幀測量數據的時間相關性成像算法、先驗電導率分布信息等方法提升成像算法的性能。在單次成像基礎上，研究長時間連續圖像監測，並通過高仿真物理模型和活體動物模型實驗，分析序列數據和圖像，推進磁感應斷層成像在活體腦出血早期發現和病程監護方面的進展，為將來臨床腦出血預警提供新的技術手段。

結題摘要

腦出血是臨床高發疾病，發病突然，發展迅速，死亡率高。治療腦出血的關鍵是早發現。現有臨床技術不能連續監測腦出血過程，無法早發現，迫切需要新技術。人體血液電阻抗與腦部其他組織差異顯著，檢測電阻抗可反映腦出血狀態。磁感應斷層成像是非接觸電阻抗成像方法，它既有時間敏感性、安全、無創等特點，又因非接觸在套用上極為便利。 本項目從數據採集系統、時間序列化成像算法和模型成像實驗等三個方面對磁感應斷層成像連續監測技術進行研究。在數據採集系統方面，研製了高穩定信號源，最佳化了系統結構，形成了高精度的新型數據採集系統，整體數據採集精度優於0.3%。在成像算法方面，重點研究了利用多幀連續測量數據的線性卡爾曼濾波（LKF）算法和時間序列化一步高斯牛頓（TGN）算法等兩種時間序列化MIT成像算法，並評估了TGN算法中各參數對重建結果的影響，然後對多種模擬出血情況進行仿真成像，結果表明TGN算法能夠良好反映連續時間的電導率分布狀態的變化過程，且目標定位準確、尺寸相當、電導率比例一致，是有效的算法。在上述基礎上，編程實現了軟體系統，完成了軟硬體的聯調，能夠實現長時間的連續數據採集並進行實時差分成像，每幀數據採集最快為3s，從而構建完成了MIT實驗樣機。利用該樣機開展了系列模型實驗。物理模型實驗的成像目標分別選擇了空氣域內的雞蛋或油桃等生物組織，以及鹽溶液中小體積擾動目標，均能獲得MIT圖像，且目標定位和大小基本準確，其中鹽溶液中的5ml擾動目標可成像。動物模型實驗對象為家兔，在自建的滑動式實驗平台上，先對麻醉後的家兔腹部逐次注射3ml生理鹽水後進行成像，結果可見電阻抗分布改變，位置準確，且重建值隨注射劑量的變化曲線近似呈線性關係；再對家兔腹部注射2ml自體血液，結果可見電阻抗分布的改變。 總之，本項目系統研究了腦出血的磁感應電阻抗圖像監測中的多項關鍵技術，為將來的臨床腦出血預警提供了一種可行的新技術。