一種基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法，首先將被測頭顱放置于兩個相同的第一檢測線圈和第二檢測線圈的下方，將激勵線圈放置于兩個檢測線圈的上方；信號發(fā)生器連接到激勵線圈和三通轉(zhuǎn)接頭的輸入端；第一檢測線圈和第二檢測線圈的連接到第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的輸入通道；計算機中的相位差測量程序分別同時計算第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的兩個輸入通道信號之間的相位差；將兩塊數(shù)據(jù)采集卡的相位差數(shù)據(jù)相減得到相位差，相位差的變化量即可判斷腦出血的嚴重程度和發(fā)展變化。本發(fā)明分別測量左右半球產(chǎn)生的相位差數(shù)據(jù)，再進行抵消，大大提高了檢測的靈敏度和抗干擾能力。
【專利說明】一種基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]腦出血作為腦卒中的一種具有高發(fā)病率、高致殘率、高死亡率及經(jīng)濟負擔重的特點。世界衛(wèi)生組織研究表明，我國腦卒中發(fā)生率正以每年8.7%的速率上升，已成為第一位的死因，發(fā)病者約30%死亡，70%的生存者多有偏癱失語等殘障，防控形勢十分嚴峻。腦出血一般都會引起多種繼發(fā)病變，如:腦水腫、顱內(nèi)壓增高、腦疝等，其中腦水腫、腦疝又導(dǎo)致顱內(nèi)高壓，直接威脅病人生命及預(yù)后。因此實時地監(jiān)護腦出血的嚴重程度以及及時評價腦出血的發(fā)展過程，是重癥監(jiān)護及搶救治療成敗的關(guān)鍵。
[0003]現(xiàn)有比較成熟的腦出血檢查手段有ICP (顱內(nèi)壓)直接測量法以及CT或MRI影像學(xué)方法。有創(chuàng)ICP監(jiān)測方法需要將傳感器放入體內(nèi)，具有損傷，易感染。CT和MRI影像學(xué)方法，存在檢查價格較貴、無法實施床旁和急救現(xiàn)場監(jiān)護等問題，在顱腦創(chuàng)傷病人中，遲發(fā)性和隱襲性顱腦損傷早期無法用CT和MRI檢查一次發(fā)現(xiàn)和確定顱內(nèi)出血情況，由于不可能反復(fù)進行CT和MRI檢查，常常錯過搶救治療的最佳時間而導(dǎo)致腦損傷甚至死亡。而當前急需一種可以連續(xù)床旁監(jiān)護，非接觸，無創(chuàng)傷的腦出血檢測方法。
[0004]非接觸磁感應(yīng)測量法由于具有小型化、非接觸和無創(chuàng)傷的特點，無疑是檢測腦出血的最佳方法，也是當前國內(nèi)外研究的熱門。但是由于生物組織的電導(dǎo)率很小(0.1s /m-2s / m)，產(chǎn)生的渦流 非常弱，渦流產(chǎn)生的二次磁場也非常弱，導(dǎo)致磁感應(yīng)測量靈敏度太低，且容易受到外界電磁場，環(huán)境溫度，外界容積導(dǎo)體耦合等的干擾。因此當前國內(nèi)外此方面研究僅停留在實驗室模型上。
[0005]為了抵消主磁場，提高檢測靈敏度，國內(nèi)外學(xué)者先后設(shè)計了抵消線圈，梯度線圈，正交排列線圈等結(jié)構(gòu)，這些只能用于幾何物理模型上。近幾年有學(xué)者提出時差抵消法，此種方法將出血后的腦磁感應(yīng)相位移數(shù)據(jù)減去出血之前的背景數(shù)據(jù)，得到只有出血部分引起的相位差變化。此種方法靈敏度非常高，但在實際中很難判斷并獲得腦出血之前的相位差數(shù)據(jù)，只能用在仿真研究中，毫無實際應(yīng)用價值。最近有學(xué)者提出頻差抵消法，但是隨著頻率的身高，不但腦出血的電導(dǎo)率升高，其他腦組織電導(dǎo)率也升高，靈敏度并也不能明顯提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法，旨在解決現(xiàn)有的磁感應(yīng)測量靈敏度低和抗干擾能力差的問題。
[0007]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法，該基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法包括以下步驟:
[0008]步驟一，首先將被測頭顱放置于兩個相同的第一檢測線圈和第二檢測線圈下方，將激勵線圈放置于兩個檢測線圈的上方，調(diào)整線圈位置，使兩個檢測線圈位于同一平面，并與上面的激勵線圈平行，并以激勵線圈的中心軸對稱，以被測頭顱矢狀縫對稱，保證兩個檢測線圈在左右腦半球表面的投影是兩個半球的同一位置；
[0009]步驟二，設(shè)置信號發(fā)生器輸出兩通道同頻同相位的正弦波信號，頻率大于等于IMHz小于等于30MHz，一通道連接到激勵線圈，另外一通道連接到三通轉(zhuǎn)接頭的輸入端，三通轉(zhuǎn)接頭的兩個輸出通道分別連接到第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的一個輸入通道，第一檢測線圈和第二檢測線圈的輸出分別連接到第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的另外一個輸入通道；
[0010]步驟三，激勵線圈在交流信號的作用下產(chǎn)生交變的激勵磁場穿過整個被測頭顱，在被測頭顱左右半球內(nèi)均產(chǎn)生渦流，渦流又產(chǎn)生二次磁場信號，原激勵磁場和二次磁場信號疊加在一起，形成疊加磁場信號，此疊加磁場信號相對于原激勵磁場的相位發(fā)生改變，相位的變化量與腦出血量相關(guān)；
[0011]步驟四，第一檢測線圈和第二檢測線圈分別接收左右腦半球產(chǎn)生的二次磁場和原激勵磁場的疊加磁場信號，并輸入到第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的一個輸入通道；
[0012]步驟五，計算機使用編寫的相位差測量程序分別同時測量插在主板插槽中的第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡兩個輸入通道的相位差，并將這兩個相位差相減得到僅有腦出血引起的相位差，通過此相位差的變化量即可判斷腦出血的嚴重程度和發(fā)展變化。
[0013]進一步，信號發(fā)生器采用可以購買到的雙通道，幅度、頻率、相位可調(diào)的交流信號發(fā)生器，帶寬大于等于30MHz。
[0014]進一步，激勵線圈和檢 測線圈可以采用Imm左右的銅線繞制而成，激勵線圈直徑與成人頭顱直徑一致，檢測線圈直徑與成人大腦半徑一致，線圈匝數(shù)大于10匝小于20匝。
[0015]進一步，第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡相同，可以插在計算機主板插槽中，采用可以購買到的雙通道高速數(shù)據(jù)采集卡，采樣速率大于等于100MS / S。
[0016]進一步，此方法工作信號頻率必須大于等于IMHz小于等于30MHz。
[0017]進一步，計算機中的相位差測量程序可以基于任意軟件平臺和編程語言，必須可以同時測量兩個數(shù)據(jù)采集卡兩個輸入通道的相位差。
[0018]本發(fā)明提供的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法，根據(jù)生物大腦左右半球天然對稱的特點以及局部腦出血不會影響對側(cè)正常半球的事實，使用兩個檢測線圈沿矢狀縫對稱放置，分別測量左右半球產(chǎn)生的相位差數(shù)據(jù)，再將出血半球的數(shù)據(jù)減去正常半球的數(shù)據(jù)就可以將主磁場以及正常腦組織內(nèi)的渦流產(chǎn)生的二次磁場完全抵消，得到只有腦出血部分產(chǎn)生的相位差，大大提高了檢測的靈敏度，采用此方法測量家兔的腦出血得到的實驗結(jié)果表明此種方法靈敏度是傳統(tǒng)磁感應(yīng)檢測方式的5倍，又由于兩個相同的檢測線圈受到的外部干擾完全一致，經(jīng)過抵消，可以將干擾完全消除。本發(fā)明的方法較好的解決了現(xiàn)有的磁感應(yīng)測量靈敏度低和抗干擾能力差的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實施例提供的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法流程圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例提供的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]圖中:1、信號發(fā)生器；2、激勵線圈；3、第一檢測線圈；4、第二檢測線圈；5、第一數(shù)據(jù)采集卡；6、第二數(shù)據(jù)采集卡；7、計算機；8、三通轉(zhuǎn)接頭；
[0022]圖3是本發(fā)明實施例提供的檢測家兔腦出血實驗獲得的7只兔子的相位差與腦出血量的關(guān)系曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。 [0024]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步描述。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明實施例的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法包括以下步驟:
[0026]SlOl:將被測頭顱放置在第一檢測線圈和第二檢測線圈下面，兩個檢測線圈位于同一平面，處于激勵線圈的下面并與激勵線圈平行，并以激勵線圈的中心軸對稱，以被測頭顱矢狀縫對稱；
[0027]S102:信號發(fā)生器的一個通道連接到激勵線圈，另外一個通道連接到三通轉(zhuǎn)接頭，三通轉(zhuǎn)接頭的兩路輸出連接到第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的一個輸入通道，第一檢測線圈和第二檢測線圈的輸出分別連接到第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的另外一個輸入通道；
[0028]S103:設(shè)置信號發(fā)生器輸出兩路同頻同相位的正弦信號，激勵線圈產(chǎn)生激勵磁場穿過整個被測頭顱，在被測頭顱左右半球內(nèi)均產(chǎn)生渦流，渦流又產(chǎn)生二次磁場信號，原激勵磁場和二次磁場信號疊加在一起，形成疊加磁場信號；
[0029]S104:第一檢測線圈和第二檢測線圈分別接收左右腦半球產(chǎn)生的二次磁場和原激勵磁場的疊加磁場信號，并輸入到第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的一個輸入通道；
[0030]S105:計算機使用編寫的相位差測量程序同時測量插在主板插槽中的第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的相位差，通過此相位差的變化量即可判斷腦出血的嚴重程度和發(fā)
展變化。
[0031]本發(fā)明的具體的方法為:
[0032]第一步，排列線圈，將被測頭顱放置在第一檢測線圈3和第二檢測線圈4下面，第一檢測線圈3和第二檢測線圈4位于同一平面，處于激勵線圈2的下面并與激勵線圈2平行，以激勵線圈2的中心軸對稱，以被測頭顱矢狀縫對稱，保證第一檢測線圈3和第二檢測線圈4分別位于左右腦半球表面上方同一位置；
[0033]第二步，連接，信號發(fā)生器I的一個通道連接到激勵線圈2，另外一個通道連接到三通轉(zhuǎn)接頭8，三通轉(zhuǎn)接頭8的兩路輸出連接到第一數(shù)據(jù)采集卡5和第二數(shù)據(jù)采集卡6的一個輸入通道，第一檢測線圈3和第二檢測線圈4的輸出分別連接到第一數(shù)據(jù)采集卡5和第二數(shù)據(jù)采集卡6的另外一個輸入通道；
[0034]第三步，設(shè)置信號發(fā)生器I輸出兩路同頻同相位的正弦信號，因此激勵線圈產(chǎn)生交變激勵磁場；激勵磁場穿過整個被測頭顱，在被測頭顱左右半球內(nèi)均產(chǎn)生渦流，渦流又產(chǎn)生二次磁場信號，原激勵磁場和二次磁場信號疊加在一起，形成一個疊加磁場信號，此疊加磁場信號相對于三通轉(zhuǎn)接頭8的輸出的參考信號的相位(與信號發(fā)生器I輸出的激勵磁場信號相位相同)發(fā)生改變，相位的變化量與腦出血量相關(guān)；
[0035]第四步，第一檢測線圈3和第二檢測線圈4分別接收左右腦半球產(chǎn)生的二次磁場和原激勵磁場的疊加磁場信號，并輸入到第一數(shù)據(jù)采集卡5和第二數(shù)據(jù)采集卡6的一個輸入通道；
[0036]第五步，計算機7使用編寫的相位差測量程序同時測量第一數(shù)據(jù)采集卡5和第二數(shù)據(jù)采集卡6的相位差，該2個相位差反映了左右腦半球內(nèi)的渦流引起的相位差，測量程序再將出血半球的相位差減去對側(cè)正常半球的相位差得到出血部分引起的相位差，通過此相位差的變化量即可判斷腦出血的嚴重程度和發(fā)展變化。
[0037]結(jié)合本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和動物實驗對本發(fā)明的效果做補充說明:
[0038]如圖2所示，本發(fā)明實施例的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測方法的實現(xiàn)系統(tǒng)主要由信號發(fā)生器1、激勵線圈2、第一檢測線圈3、第二檢測線圈4、第一數(shù)據(jù)采集卡5、第二數(shù)據(jù)采集卡6、計算機7、三通轉(zhuǎn)接頭8組成；
[0039]信號發(fā)生器I連接激勵線圈2和三通轉(zhuǎn)接頭8，三通轉(zhuǎn)接頭8、第一檢測線圈3和第二檢測線圈4連接第一數(shù)據(jù)采集卡5、第二數(shù)據(jù)采集卡6 ；
[0040]信號發(fā)生器I用于生成激勵信號和參考信號，均為同頻率同相位的正弦波信號，信號發(fā)生器I采用可以購買到的雙通道，幅度、頻率、相位可調(diào)的交流信號發(fā)生器，帶寬大于等于30MHz，本方法中使用信號的頻率必須大于等于IMHz小于等于30MHz。
[0041]第一檢測線圈3和第二檢測線圈4位于同一平面，處于激勵線圈2的下面，并以激勵線圈2的中心軸對稱，檢測時調(diào)整頭顱的位置使得第一檢測線圈3和第二檢測線圈4還要以被測頭顱矢狀縫對稱，保證第一檢測線圈3和第二檢測線圈4在左右腦半球表面的投影是兩個半球的同一位置，激勵線圈2用于產(chǎn)生交變的激勵磁場，第一檢測線圈3和第二檢測線圈4用于分別檢測左右腦半球產(chǎn)生的二次磁場和原激勵磁場，激勵線圈和檢測線圈可以采用Imm左右的銅線繞制而成，激勵線圈直徑與成人頭顱直徑一致，檢測線圈直徑與成人大腦半徑一致，線圈匝數(shù)大于10匝小于20匝；
[0042]三通轉(zhuǎn)接頭8用于將信號發(fā)生器I輸出的一路參考信號一分為二，輸出兩路完全一致的參考信號，分別連接到第一數(shù)據(jù)采集卡5和第二數(shù)據(jù)采集卡6的一個輸入通道；
[0043]第一數(shù)據(jù)采集卡5和第二數(shù)據(jù)采集卡6為兩個相同的雙通道高速數(shù)據(jù)采集卡，分別插在計算機7的主板插槽中，第一檢測線圈3和第二檢測線圈4的輸出分別連接到第一數(shù)據(jù)采集卡5和第二數(shù)據(jù)采集卡6的一個輸入通道，三通轉(zhuǎn)接頭8輸出的兩路相同的參考信號分別連接到第一數(shù)據(jù)采集卡5和第二數(shù)據(jù)采集卡6的另外一個輸入通道；
[0044]計算機7中編寫有相位差測量程序，相位差測量程序可以同時測量第一數(shù)據(jù)采集卡5和第二數(shù)據(jù)采集卡6的兩個輸入通道信號的相位差，相位差測量程序可以基于任意的軟件平臺和編程語目。
[0045]通過以下動物實驗對本發(fā)明的做進一步的說明:
[0046]1、選取新西蘭大白兔(購自重慶市大坪醫(yī)院)7只，體重2.5±0.5Kg。
[0047]2、建立家兔自體血注射腦出血模型。麻醉采用25%氨基甲酸乙酯按5ml / kg的劑量耳緣靜脈注射。自體血取自兔后肢脛部皮下靜脈，并按2:1比例加入肝素抗凝劑。注射位置:以兔腦“十字縫”交叉點為基點，沿冠狀縫向右側(cè)旁開6mm，再平行矢狀縫往后Imm為穿刺進針點，深度13mm。使用微量注射泵按照3ml / 9min的速度勻速注入3ml，同時一邊采用本系統(tǒng)測量出血量引起的相位差，一邊采用RM6280C多通道生理信息記錄儀(成都儀器廠生產(chǎn))監(jiān)測動物心電信號。
[0048]3、圖3為得到的7只兔子的相位差與注血量之間的關(guān)系曲線。7只兔子注射3ml引起的相位差變化量平均值為1.885° ±0.242°。使用傳統(tǒng)的單個激勵線圈和檢測線圈檢測方式檢測家兔腦出血，3ml出血量引起的相位差是0.350° ±0.106° ,由此可見本檢測方法的靈敏度是傳統(tǒng)磁感應(yīng)檢測方式的5倍。由于實驗操作復(fù)雜，每只兔子的手術(shù)操作不可能做到完全一致，因此每只兔子的變化量有一些差別。
[0049]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任 何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法，其特征在于，該基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測的方法包括以下步驟: 步驟一，將被測頭顱放置于兩個相同的第一檢測線圈和第二檢測線圈下方，激勵線圈放置于兩個檢測線圈的上方，調(diào)整線圈位置，使兩個檢測線圈位于同一平面，并與上面的激勵線圈平行，并以激勵線圈的中心軸對稱，以被測頭顱矢狀縫對稱； 步驟二，設(shè)置信號發(fā)生器輸出兩通道同頻同相位的正弦波信號，一個通道連接到激勵線圈，另外一個通道連接到三通轉(zhuǎn)接頭的輸入端，三通轉(zhuǎn)接頭的兩路相同的輸出連接到第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的一個輸入通道，第一檢測線圈和第二檢測線圈的輸出分別連接到第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的另外一個輸入通道； 步驟三，激勵線圈產(chǎn)生的激勵磁場穿過整個被測頭顱，在被測頭顱左右半球內(nèi)均產(chǎn)生渦流，渦流又產(chǎn)生二次磁場信號，原激勵磁場和二次磁場信號疊加在一起，形成疊加磁場信號，疊加磁場信號相對于原激勵磁場的相位發(fā)生改變，相位的變化量與腦出血量相關(guān)； 步驟四，第一檢測線圈和第二檢測線圈分別接收左右腦半球產(chǎn)生的二次磁場和原激勵磁場的疊加磁場信號，并輸入到第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡的一個輸入通道； 步驟五，計算機使用編寫的相位差測量程序分別同時測量插在主板插槽中的第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡兩個輸入通道的相位差，并將兩個相位差相減得到僅有腦出血引起的相位差，通過相位差的變化量判斷腦出血的嚴重程度和發(fā)展變化。
2.如權(quán)利要求1所述的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測方法，其特征在于，第一檢測線圈和第二檢測線圈相同并位于同一平面，并與上面的激勵線圈平行，并以激勵線圈的中心軸對稱，以被測頭顱矢狀縫對稱。
3.如權(quán)利要求1所述的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測方法，其特征在于，信號發(fā)生器采用可以購買到的雙通道，幅度、頻率、相位可調(diào)的交流信號發(fā)生器，帶寬不小于30MHz。
4.如權(quán)利要求1所述的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測方法，其特征在于，線圈可以采用Imm的銅線繞制而成，激勵線圈直徑與成人頭顱直徑一致，檢測線圈直徑與成人大腦半徑一致；線圈匝數(shù)大于10匝小于20匝。
5.如權(quán)利要求1所述的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測方法，其特征在于，第一數(shù)據(jù)采集卡和第二數(shù)據(jù)采集卡相同，可以插在計算機主板插槽中，采用可以購買到的雙通道高速數(shù)據(jù)采集卡，采樣速率不小于100MS / S。
6.如權(quán)利要求1所述的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測方法，其特征在于，工作信號頻率為IMHz小于等于30MHz。
7.如權(quán)利要求1所述的基于對側(cè)半球抵消的非接觸磁感應(yīng)腦出血檢測方法，其特征在于，計算機中的基于任意軟件平臺的相位差測量程序可以同時測量兩個數(shù)據(jù)采集卡兩個輸入通道的相位差。
【文檔編號】A61B5/05GK103584858SQ201310545319
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】金貴, 孫建, 閆慶光, 秦明新, 彭斌, 潘文才, 李 根, 陳明生, 許佳, 寧旭, 徐林 申請人:金貴