專利名稱：非接觸磁感應(yīng)腦水腫監(jiān)護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的醫(yī)學(xué)成像與監(jiān)護(hù)方法，具體特指用非接觸磁感應(yīng)方式(一維信息與成像)監(jiān)護(hù)腦水腫。
背景技術(shù)：
目前利用X-CT、MRI等成像手段可以對(duì)腦出血、缺血造成的腦水腫進(jìn)行成像，但是由于X-CT的放射性不易多次使用，而且X-CT、MRI都屬于大型設(shè)備，無(wú)法在床旁連續(xù)使用，對(duì)腦水腫的發(fā)展過(guò)程無(wú)法連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。
根據(jù)申請(qǐng)人進(jìn)行的資料檢索，與本申請(qǐng)接近的技術(shù)是2002年重慶博恩科技有限公司申請(qǐng)的專利“無(wú)創(chuàng)臨床監(jiān)測(cè)顱內(nèi)水腫的方法”，該方法是利用在頭顱上對(duì)向粘貼電極，向頭顱內(nèi)部注入低頻電流，在容積導(dǎo)體內(nèi)部形成電流場(chǎng)，當(dāng)電流場(chǎng)域的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，電流場(chǎng)重新分布，通過(guò)相位檢測(cè)由計(jì)算機(jī)和顯示屏進(jìn)行無(wú)創(chuàng)監(jiān)護(hù)。
非接觸式無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)和監(jiān)護(hù)是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新的方法。關(guān)于映射磁感應(yīng)成像的方式是目前國(guó)內(nèi)外都沒有報(bào)道的新的磁感應(yīng)檢測(cè)的方法。因此研究一種能用于床旁實(shí)時(shí)對(duì)腦水腫進(jìn)行監(jiān)護(hù)的方法有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)和方法的不足和臨床的需要，本發(fā)明的目的在于，提出一種為各種顱腦損傷引發(fā)的腦水腫的非接觸腦水腫磁感應(yīng)監(jiān)護(hù)方法，該方法可以用于一般的腦卒中和閉合傷引發(fā)的腦水腫的檢測(cè)和監(jiān)護(hù)，還可以用于開放性損傷引發(fā)的腦水腫的檢測(cè)和監(jiān)護(hù)，特別是頭部戰(zhàn)傷的檢測(cè)和監(jiān)護(hù)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案非接觸磁感應(yīng)腦水腫監(jiān)護(hù)方法，利用渦流檢測(cè)原理，將磁感應(yīng)信息檢測(cè)和磁感應(yīng)成像的方法用于各種腦水腫的監(jiān)護(hù)，包括下列步驟1)將激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈置放在接近人體頭顱的周圍，由激勵(lì)線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)作為激勵(lì)磁場(chǎng)B0，該磁場(chǎng)通過(guò)監(jiān)護(hù)目標(biāo)時(shí)因電磁感應(yīng)作用使其產(chǎn)生渦流，該渦流同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)ΔB并改變?cè)?lì)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，在測(cè)量線圈上檢測(cè)感應(yīng)磁場(chǎng)ΔB；當(dāng)監(jiān)護(hù)目標(biāo)阻抗發(fā)生變化時(shí)，即影響渦流的強(qiáng)度和分布，進(jìn)而使得檢測(cè)線圈的電壓和感抗也發(fā)生改變；2)通過(guò)檢測(cè)線圈測(cè)得的磁場(chǎng)ΔB，能夠反映導(dǎo)體的阻抗分布，并根據(jù)連續(xù)檢測(cè)到的阻抗分布信息，提取出相應(yīng)的變化數(shù)值、曲線，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)重構(gòu)(所謂重構(gòu)是指求解偏微分方程的逆問(wèn)題，可參見“偏微分方程逆問(wèn)題的數(shù)方法及其應(yīng)用”，蘇超偉著，西北工業(yè)大學(xué)出版社，1995年)圖像或地形圖，從多個(gè)角度判斷顱內(nèi)出血、缺血的發(fā)展程度；3)以不同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈排列方式，監(jiān)護(hù)腦水腫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程；其排列方式分別為①將數(shù)量等同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈依次相連并圍繞著監(jiān)護(hù)目標(biāo)排列成圓圈形狀，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行斷層成像，以反映目標(biāo)內(nèi)部線圈對(duì)應(yīng)的層面的電導(dǎo)率變化的位置和變化趨勢(shì)，進(jìn)而監(jiān)護(hù)腦水腫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程；②將數(shù)量等同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈排列設(shè)置在監(jiān)護(hù)目標(biāo)的一側(cè)或兩側(cè)，對(duì)監(jiān)護(hù)目標(biāo)進(jìn)行磁感應(yīng)一維信息監(jiān)測(cè)，依次移動(dòng)激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈，比較各次測(cè)量的結(jié)果以反映目標(biāo)內(nèi)部電導(dǎo)率變化的投影位置和變化趨勢(shì)，進(jìn)而監(jiān)護(hù)腦水腫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程；③將數(shù)量等同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈構(gòu)成陣列，放在監(jiān)護(hù)目標(biāo)兩側(cè)，一側(cè)為激勵(lì)線圈陣列，另一側(cè)為測(cè)量線圈陣列，在激勵(lì)線圈陣列中施加同步的交變電流，則在線圈陣列中間處形成近似的平行磁場(chǎng)，進(jìn)行映射成像，得到監(jiān)護(hù)目標(biāo)內(nèi)部的電導(dǎo)率總體情況和變化趨勢(shì)，進(jìn)而監(jiān)護(hù)腦水腫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。
本發(fā)明的方法主要優(yōu)點(diǎn)是非接觸、無(wú)漏電流，無(wú)需在人體頭部粘貼任何電極，根據(jù)該方法可以開發(fā)出相應(yīng)的醫(yī)療儀器，可以顯示相應(yīng)的信息、曲線、圖像、數(shù)值，能對(duì)各種腦水腫病人連續(xù)監(jiān)護(hù)。


圖1是本發(fā)明的原理框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施的斷層成像激勵(lì)測(cè)量方式；圖3是本發(fā)明實(shí)施的一維信息檢測(cè)的激勵(lì)測(cè)量方式；其中a是對(duì)側(cè)激勵(lì)測(cè)量，b是同側(cè)激勵(lì)測(cè)量；圖4是本發(fā)明實(shí)施的映射成像激勵(lì)測(cè)量方式；圖5場(chǎng)域敏感性；其中a是目標(biāo)沿Y軸偏移位置與輸出相移的關(guān)系，b目標(biāo)沿Y軸偏移位置與輸出相移的關(guān)系；圖6～圖8是本發(fā)明的一種實(shí)施方案的電路圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的非接觸磁感應(yīng)腦水腫監(jiān)護(hù)方法是利用在目標(biāo)(頭顱)附近的激勵(lì)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，目標(biāo)(頭顱)置于激勵(lì)磁場(chǎng)中，利用目標(biāo)(頭顱)內(nèi)部感應(yīng)出渦流的擾動(dòng)磁場(chǎng)，測(cè)量線圈檢測(cè)磁場(chǎng)的變化，通過(guò)相應(yīng)的檢測(cè)電路和計(jì)算機(jī)顯示，對(duì)各種腦水腫(開放傷、閉合傷、腦卒中)進(jìn)行非接觸監(jiān)護(hù)，具體方法為1.斷層成像采用多個(gè)激勵(lì)、測(cè)量線圈圍繞著目標(biāo)(頭部)排列成圓圈形狀(激勵(lì)、測(cè)量線圈分別為6、8、10、12、14、16、32個(gè)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，見圖2)。
其工作原理是，在某一個(gè)線圈中施加交變電流(作為激勵(lì))，將會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)經(jīng)空間傳播到達(dá)其他所有的線圈(作為測(cè)量)，磁場(chǎng)的傳播受所經(jīng)過(guò)空間的復(fù)電導(dǎo)率的影響，比較測(cè)量線圈與激勵(lì)線圈的相位差，就可以獲得空間復(fù)電導(dǎo)率的信息；依次改變激勵(lì)線圈，并在其他線圈分別測(cè)量，可以獲得一組完整的數(shù)據(jù)；根據(jù)重構(gòu)算法，可以重建二維或三維斷層內(nèi)電導(dǎo)率或其變化量的分布圖像。測(cè)量過(guò)程中，激勵(lì)和測(cè)量線圈不需要移動(dòng)。
2.磁感應(yīng)一維信息監(jiān)測(cè)1)激勵(lì)測(cè)量分別在監(jiān)護(hù)目標(biāo)(頭顱)兩側(cè)，參見圖3激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈的數(shù)量分別為2個(gè)或4個(gè)或6個(gè)或8個(gè)，其中若使用2個(gè)，則選擇1個(gè)激勵(lì)線圈、1個(gè)測(cè)量線圈(圖3a的一種)。
激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈保持共軸狀態(tài)且距離不變。在頭部的某一個(gè)部位處，通過(guò)激勵(lì)線圈施加交變電流，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，然后在測(cè)量線圈測(cè)量感應(yīng)出的磁信號(hào)；移動(dòng)激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈，再次進(jìn)行激勵(lì)和測(cè)量；比較兩次測(cè)量的結(jié)果，如果有較大的差異，則說(shuō)明兩次測(cè)量中間的電導(dǎo)率分布不一致。在整個(gè)頭部不斷移動(dòng)激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈，就可以獲得整體的電導(dǎo)率分布狀態(tài)。
由于激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈對(duì)側(cè)分布，此種方法可以較好的探測(cè)頭部中心部位的電導(dǎo)率分布狀態(tài)。
激勵(lì)測(cè)量在目標(biāo)(頭顱)同側(cè)激勵(lì)測(cè)量線圈數(shù)量相同數(shù)量分別為2個(gè)(1個(gè)用作激勵(lì)，1個(gè)用作測(cè)量)，4個(gè)(2個(gè)用作激勵(lì)，2個(gè)用作測(cè)量)，6個(gè)(3個(gè)用作激勵(lì)，3個(gè)用作測(cè)量)，8個(gè)(4個(gè)用作激勵(lì)，4個(gè)用作測(cè)量)，其中若使用2個(gè)，則選擇1個(gè)激勵(lì)線圈、1個(gè)測(cè)量線圈(圖3b的一種)。
激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈保持在同一平面且距離不變。在頭部的某一個(gè)部位處，通過(guò)激勵(lì)線圈施加交變電流，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，然后在測(cè)量線圈測(cè)量感應(yīng)出的磁信號(hào)；移動(dòng)激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈，再次激勵(lì)和測(cè)量；比較兩次測(cè)量的結(jié)果，如果有較大的差異，則說(shuō)明兩次測(cè)量中間的電導(dǎo)率分布不一致。在整個(gè)頭部不斷移動(dòng)移動(dòng)激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈，就可以獲得整體的電導(dǎo)率分布狀態(tài)。
由于激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈同側(cè)分布，此種方法可以較好的探測(cè)頭部邊緣部位的電導(dǎo)率分布狀態(tài)。
3.映射成像將數(shù)量等同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈構(gòu)成陣列，放在監(jiān)護(hù)目標(biāo)(頭部)兩側(cè)，一側(cè)為激勵(lì)線圈陣列，另一側(cè)為測(cè)量線圈陣列，其陣列是2×2、3×3、4×4、5×5等等，見圖4。
激勵(lì)線圈陣列和激勵(lì)線圈陣列平行分布且中心部位共軸。在激勵(lì)線圈陣列中施加同步的交變電流，則可以在線圈陣列中間處形成近似的平行磁場(chǎng)。該方法可以有效地提高磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，且不易發(fā)散，便于在一定距離外(穿透頭部)進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量線圈位置進(jìn)行測(cè)量，可以直接形成所經(jīng)過(guò)空間的電導(dǎo)率的映射圖像；還可以旋轉(zhuǎn)整個(gè)激勵(lì)線圈陣列和測(cè)量線圈陣列，從而形成二維或三維斷層的電導(dǎo)率分布圖像。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的一種方式——斷層成像方式的系統(tǒng)框圖如圖1所示。線圈包含8、16或32組，每一組由兩個(gè)線圈構(gòu)成，一個(gè)用于激勵(lì)，另一個(gè)用于測(cè)量。所有線圈呈圓形圍繞監(jiān)護(hù)目標(biāo)(頭部)。每次對(duì)某一組的激勵(lì)線圈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，激勵(lì)信號(hào)由激勵(lì)源產(chǎn)生，通過(guò)功放進(jìn)行放大，再經(jīng)阻抗匹配后，通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)連接到指定的激勵(lì)線圈上。一次激勵(lì)后，在其他所有的線圈組的測(cè)量線圈上檢測(cè)響應(yīng)信號(hào)，線圈組的選擇通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)依次進(jìn)行切換，經(jīng)阻抗匹配和放大后輸入鑒相器的一端；另外，與激勵(lì)線圈同組的測(cè)量線圈也檢測(cè)其響應(yīng)信號(hào)，作為激勵(lì)源同相位的參考信號(hào)，接到鑒相器的另一端。鑒相器可輸出兩個(gè)輸入信號(hào)的相位差。此相位差信號(hào)通過(guò)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入計(jì)算機(jī)。在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行必要的處理后，應(yīng)用重構(gòu)算法可以重建線圈所在斷層內(nèi)的電導(dǎo)率分布圖像。
圖5為激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈正對(duì)時(shí)，不同電導(dǎo)率物體分別沿軸向和橫向移動(dòng)時(shí)測(cè)量所得的相位差的變化曲線。從圖a和圖b中均可看出，電導(dǎo)率越大，測(cè)量所得的相位差也越大。
其上述的電路圖如圖6至圖8所示，圖6中HC14DY為160MHz有源晶振，用于產(chǎn)生方波時(shí)鐘信號(hào)；AD9850為直接數(shù)字信號(hào)合成芯片，用于產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)和參考信號(hào)；filter2為低通濾波器，用于濾除高頻諧波分量。圖7中AD8099為高精度低失真放大器，用于緩沖放大。圖8中AD8302為集成鑒相鑒幅器，用于獲得相對(duì)于參考信號(hào)的幅值比值和相位差。圖6的輸出接圖7的輸入，兩者共同產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)經(jīng)功放后施加到激勵(lì)線圈上。與圖6和圖7相同的另一組電路產(chǎn)生參考信號(hào)，直接接到圖8的REF端。測(cè)量線圈上的檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)連接到圖8的SIN端。圖8實(shí)現(xiàn)相位的檢測(cè)，VP端輸出測(cè)量信號(hào)與參考信號(hào)之間的相位差。
本發(fā)明的非接觸腦水腫監(jiān)護(hù)方法在監(jiān)護(hù)方式監(jiān)護(hù)原理、應(yīng)用范圍等三個(gè)方面均與博恩專利不相同①博恩專利采用接觸式在頭部粘貼電極的方法，本發(fā)明采用非接觸式激勵(lì)、測(cè)量線圈的方法。②博恩專利采用檢測(cè)相應(yīng)的電流場(chǎng)變化的原理，本發(fā)明采用檢測(cè)感應(yīng)磁場(chǎng)變化的原理。③博恩專利的方法僅能用于頭顱沒有外傷的腦水腫的檢測(cè)，本發(fā)明除了用于腦水腫的檢測(cè)外，能對(duì)各種腦水腫病人連續(xù)監(jiān)護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種非接觸磁感應(yīng)腦水腫監(jiān)護(hù)方法，其特征在于，該方法利用渦流檢測(cè)原理，將磁感應(yīng)信息檢測(cè)和磁感應(yīng)成像的方法用于各種腦水腫的監(jiān)護(hù)，包括下列步驟1)將激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈置放在接近人體頭顱的周圍，由激勵(lì)線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)作為激勵(lì)磁場(chǎng)B0，該磁場(chǎng)通過(guò)監(jiān)護(hù)目標(biāo)時(shí)因電磁感應(yīng)作用使其產(chǎn)生渦流，該渦流同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)ΔB并改變?cè)?lì)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，在測(cè)量線圈上檢測(cè)感應(yīng)磁場(chǎng)ΔB；當(dāng)監(jiān)護(hù)目標(biāo)阻抗發(fā)生變化時(shí)，即影響渦流的強(qiáng)度和分布，進(jìn)而使得檢測(cè)線圈的電壓和感抗也發(fā)生改變；2)通過(guò)檢測(cè)線圈測(cè)得的磁場(chǎng)ΔB，能夠反映導(dǎo)體的阻抗分布，并根據(jù)連續(xù)檢測(cè)到的阻抗分布信息，提取出相應(yīng)的變化數(shù)值、曲線，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像或地形圖，從多個(gè)角度判斷顱內(nèi)出血、缺血的發(fā)展程度；3)以不同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈排列方式，監(jiān)護(hù)腦水腫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程；其排列方式分別為①將數(shù)量等同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈依次相連并圍繞著監(jiān)護(hù)目標(biāo)排列成圓圈形狀，對(duì)監(jiān)護(hù)目標(biāo)進(jìn)行斷層成像，以反映目標(biāo)內(nèi)部線圈對(duì)應(yīng)的層面的電導(dǎo)率變化的位置和變化趨勢(shì)，進(jìn)而監(jiān)護(hù)腦水腫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程；②將數(shù)量等同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈排列設(shè)置在監(jiān)護(hù)目標(biāo)的一側(cè)或兩側(cè)，對(duì)監(jiān)護(hù)目標(biāo)進(jìn)行磁感應(yīng)一維信息監(jiān)測(cè)，依次移動(dòng)激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈，比較各次測(cè)量的結(jié)果以反映目標(biāo)內(nèi)部電導(dǎo)率變化的投影位置和變化趨勢(shì)，進(jìn)而監(jiān)護(hù)腦水腫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程；③將數(shù)量等同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈構(gòu)成陣列，放在監(jiān)護(hù)目標(biāo)兩側(cè)，一側(cè)為激勵(lì)線圈陣列，另一側(cè)為測(cè)量線圈陣列，在激勵(lì)線圈陣列中施加同步的交變電流，則在線圈陣列中間處形成近似的平行磁場(chǎng)，進(jìn)行映射成像，得到監(jiān)護(hù)目標(biāo)內(nèi)部的電導(dǎo)率總體情況和變化趨勢(shì)，進(jìn)而監(jiān)護(hù)腦水腫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的排列成圓圈形狀的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈數(shù)量分別為6個(gè)或8個(gè)或10個(gè)或12個(gè)或14個(gè)或16個(gè)或32個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的排列在監(jiān)護(hù)目標(biāo)的一側(cè)或兩側(cè)的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈的數(shù)量分別為2個(gè)或4個(gè)或6個(gè)或8個(gè)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述排列在監(jiān)護(hù)目標(biāo)的一側(cè)的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈排列是激勵(lì)線圈排列在一起，測(cè)量線圈排在一起。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述排列在監(jiān)護(hù)目標(biāo)的兩側(cè)的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈排列是一側(cè)為激勵(lì)線圈，另一測(cè)為測(cè)量線圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非接觸磁感應(yīng)腦水腫監(jiān)護(hù)方法，該方法利用渦流檢測(cè)原理，將磁感應(yīng)信息檢測(cè)和磁感應(yīng)成像的方法用于各種腦水腫的監(jiān)護(hù)，是將監(jiān)護(hù)目標(biāo)(頭顱)置于激勵(lì)磁場(chǎng)中，利用監(jiān)護(hù)目標(biāo)感應(yīng)出渦流的擾動(dòng)磁場(chǎng)，檢測(cè)磁場(chǎng)的變化?？梢垣@得目標(biāo)內(nèi)部電導(dǎo)率及電導(dǎo)率變化的分布，從而監(jiān)護(hù)腦水腫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。利用檢測(cè)的磁場(chǎng)變化信息，可以進(jìn)行各種信息分析、也可以進(jìn)行圖像重構(gòu)，反映被監(jiān)護(hù)目標(biāo)(頭顱)內(nèi)部的電導(dǎo)率分布及其變化(腦水腫病變)。本發(fā)明的非接觸方式的監(jiān)護(hù)方法，其主要優(yōu)點(diǎn)是非接觸、無(wú)漏電流，根據(jù)該方法可以開發(fā)出相應(yīng)的醫(yī)療儀器，可以顯示相應(yīng)的信息、曲線、圖像、數(shù)值，能對(duì)各種腦水腫患者進(jìn)行連續(xù)監(jiān)護(hù)。
文檔編號(hào)A61B5/05GK1714746SQ20051004293
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者董秀珍, 劉銳崗, 尤富生, 付峰, 史學(xué)濤, 李燁 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)