一种非接触的脑水肿中脑组织含水量发展的监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种非接触的脑水肿中组织含水量发展的监测系统，主要包括MRI成像系统、待测脑组织、激励信号源、发射线圈、接收线圈、信号采集模块、信号处理模块和显示器。MRI成像系统测量待测脑组织的脑组织含水量。所述待测脑组织固定在所述发射线圈和所述接收线圈之间。所述信号处理模块对参考信号和检测信号进行处理，计算参考信号和检测信号的相位移θ。信号处理模块根据任意时刻t叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移θ、测量系数k和待测脑组织t0时刻的脑组织含水量W0实时计算待测脑组织的脑组织含水量W。本发明专利技术利用非接触的脑水肿中脑组织含水量发展的监测系统对脑组织含水量进行实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触的脑水肿中脑组织含水量发展的监测系统
本专利技术涉及生物医学工程领域的脑内容物实时监测方法，具体是一种非接触的脑水肿中脑组织含水量发展的监测系统。
技术介绍
脑水肿作为脑卒中(出血性和缺血性)极为常见的继发性疾病，是导致患者产生永久性脑损伤和死亡的主要原因。多种致病因素共同作用促使脑内水分异常增多从而引发脑水肿产生。随着脑水肿的发生，脑实质体积扩大，导致和加重颅内压(ICP)增高，当发展到一定严重程度且不能得到及时有效的控制，颅内压将持续升高，对患者造成不可逆性神经功能损伤，甚至引发脑移位、脑疝，最终导致患者失去生命。因此，及时掌握脑水肿发展状况，有助于提高脑卒中患者的治疗条件、改善其预后结果。目前，脑水肿的临床检查手段主要包括有创颅内压监测、经颅多普勒(TCD)超声、影像学等。颅内压是神经外科领域最重要的生理指征之一。可目前临床ICP监测普遍采用有创的方式，会对患者造成二次痛苦，且易导致出血、感染及其他并发症。TCD检查法属于无创脑水肿检测方法，但只能进行大血管血流量的检查，检测深度有限，也不适合作为实时监护脑水肿的手段。CT、MRI等影像学设备能获得较高分辨率的颅内图像，能确定脑水肿体积和位置。但由于脑水肿形态变化需要较长的时间，使得CT、MRI等影像学设备很难在第一时间检测到脑水肿的产生，加之该类设备体积庞大、操作复杂，无法对卒中患者进行实时连续的床旁监护，检测时间分辨率低，容易延误脑水肿最佳的诊断和治疗时机。因此，至今仍然没有安全且有效的方法能够对脑水肿进行实时连续的床旁监护，发展一种操作简便、安全有效的脑水肿实时连续监测方法，对于改善脑卒中患者的治疗条件，降低其致死率、致残率有重大意义。在脑水肿中有一项重要的指标参数----脑组织含水量，创伤性脑水肿发生后，脑组织含水量的增大是脑实质体积增大的直接原因。脑组织含水量是反映脑实质水含量变化的直接量化指标，在脑水肿的临床及实验研究中，被广泛应用于评估脑水肿的严重程度。当前脑组织含水量的测量方法主要包括直接法和间接法。常用的直接测量法为干湿称重法，采集部分脑实质样本，先称取湿重，再将其烘干后称取干重，通过计算干重与湿重的比值得到脑组织含水量。直接测量法能够较为准确的得到脑组织含水量的绝对值，但必须提取脑实质实体样本，因而无法成为临床常规的检测方法。间接方法为MRI测量法。正常情况下，脑组织含水量受高度调节，一旦发生病变，它的病理变化很容易被MRI快速定量识别。然而，MRI检测装置体积过于庞大，且一般为固定放置，无法对脑水肿患者进行实时连续的床旁监护。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种非接触的脑水肿中脑组织含水量发展的监测系统，主要包括MRI成像系统、待测脑组织、激励信号源、发射线圈、接收线圈、信号采集模块、信号处理模块和显示器。所述MRI成像系统分别测量所述待测脑组织t0时刻的脑组织含水量W0和t1时刻的脑组织含水量W1，并将脑组织含水量W0和脑组织含水量W1传递给所述信号处理模块。所述待测脑组织固定在所述发射线圈和所述接收线圈之间。进一步，所述待测脑组织为头颅。所述待测脑组织和发射线圈的间距小于10mm。所述待测脑组织和接收线圈的间距小于10mm。所述发射线圈和所述接收线圈为同轴平行线圈。所述发射线圈和所述接收线圈的尺寸和间距主要根据所述头颅的形状和大小进行调整。所述激励信号源为双通道交流信号源。通过所述发射线圈的激励信号的频率为1MHz～10MHz。所述激励信号源分别向所述发射线圈和所述信号采集模块发送两路相同的信号。其中，所述发射线圈接收到的信号记为激励信号，所述信号采集模块接收到的信号记为参考信号。所述发射线圈接收到激励信号后，产生主磁场。所述主磁场在通过所述待测脑组织后产生扰动磁场。所述接收线圈接收主磁场和扰动磁场的叠加磁场后，产生检测信号。所述信号采集模块接收接收线圈传输的检测信号。所述信号采集模块将参考信号和检测信号传递给信号处理模块。所述信号处理模块对参考信号和检测信号进行处理，计算任意时刻t参考信号和检测信号的相位移θ，也即任意时刻t叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移θ。其中，记t1时刻计算得到的叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移为θ1。所述信号处理模块根据t1时刻叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移θ1、待测脑组织t1时刻的脑组织含水量W1和待测脑组织t0时刻的脑组织含水量W0计算得到测量系数k。测量系数k如下所示：式中，θ1为t1时刻叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移。W1为待测脑组织t1时刻的脑组织含水量。W0为待测脑组织t0时刻的脑组织含水量。所述信号处理模块根据任意时刻t叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移θ、测量系数k和待测脑组织t0时刻的脑组织含水量W0实时计算任意时刻t待测脑组织的脑组织含水量W。所述信号处理模块将任意时刻t待测脑组织的脑组织含水量W传递给所述显示器。所述待测脑组织任意时刻t的脑组织含水量W如下所示：W＝kθ+W0。(2)式中，W0为待测脑组织t0时刻的脑组织含水量。k为测量系数。θ为任意时刻t叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移。所述显示器显示任意时刻t待测脑组织的脑组织含水量W的数值。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的。本专利技术提出采用非接触的磁感应装置，并通过测量磁感应相位移来反映颅脑的电导率变化，从而建立起磁感应相位移与脑组织含水量之间的关系。该系统对于脑水肿的实时监护具有重要的意义。本专利技术非接触，无创伤，不需要与被测物进行直接接触，避免了感染。同时，本专利技术测量简单方便，系统成本非常低，有望进行集成化小型化，以便实时实地监测。本专利技术利用非接触的脑水肿中脑组织含水量发展的监测系统对脑组织含水量进行实时监测。附图说明图1为系统原理框图；图中：MRI成像系统0、待测脑组织1、激励信号源2、发射线圈3、接收线圈4、信号采集模块5、信号处理模块6和显示器7。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：一种非接触的脑水肿中组织含水量发展的监测系统，主要包括MRI成像系统0、待测脑组织1、激励信号源2、发射线圈3、接收线圈4、信号采集模块5、信号处理模块6和显示器7。所述MRI成像系统0分别测量所述待测脑组织1t0时刻的脑组织含水量W0和t1时刻的脑组织含水量W1，并将脑组织含水量W0和脑组织含水量W1传递给所述信号处理模块6。所述待测脑组织1固定在所述发射线圈2和所述接收线圈3之间。进一步，所述待测脑组织为头颅。所述待测脑组织1和发射线圈2的间距小于10mm。所述待测脑组织1和接收线圈3的间距小于10mm。所述激励信号源2分别向所述发射线圈3和所述信号采集模块5发送相同的信号。其中，所述发射线圈3接收到的信号记为激励信号，所述信号采集模块5接收到的信号记为参考信号。激励信号源2用于产生频率在1MHz-10MHz范围的两路同频同相信号。激励信号源只要是双通道交流信号源，带宽大于10MHz即可。所述发射线圈3接收到激励信号后，产生主磁场。如果磁场强度较低，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触的脑水肿中脑组织含水量发展的监测系统，其特征在于：主要包括MRI成像系统(0)、待测脑组织(1)、激励信号源(2)、发射线圈(3)、接收线圈(4)、信号采集模块(5)和信号处理模块(6)和显示器(7)；所述MRI成像系统(0)分别测量所述待测脑组织(1)t0时刻的脑组织含水量W0和t1时刻的脑组织含水量W1，并将脑组织含水量W0和脑组织含水量W1传递给所述信号处理模块(6)；所述待测脑组织(1)固定在所述发射线圈(2)和所述接收线圈(3)之间；所述激励信号源(2)分别向所述发射线圈(3)和所述信号采集模块(5)发送两路相同的信号；其中，所述发射线圈(3)接收到的信号记为激励信号，所述信号采集模块(5)接收到的信号记为参考信号；所述发射线圈(3)接收到激励信号后，产生主磁场；所述主磁场在通过所述待测脑组织后产生扰动磁场；所述接收线圈(4)接收主磁场和扰动磁场的叠加磁场后，产生检测信号；所述信号采集模块(5)接收到接收线圈传输的检测信号；所述信号采集模块(5)将参考信号和检测信号传递给信号处理模块；所述信号处理模块(6)对参考信号和检测信号进行处理，计算任意时刻t参考信号和检测信号的相位移θ，也即任意时刻t叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移θ；其中，记t1时刻计算得到的叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移为θ1；所述信号处理模块(6)根据t1时刻叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移θ1、待测脑组织(1)t1时刻的脑组织含水量W1和待测脑组织(1)t0时刻的脑组织含水量W0计算得到测量系数k；测量系数k如下所示：...

【技术特征摘要】
1.一种非接触的脑水肿中脑组织含水量发展的监测系统，其特征在于：主要包括MRI成像系统(0)、待测脑组织(1)、激励信号源(2)、发射线圈(3)、接收线圈(4)、信号采集模块(5)和信号处理模块(6)和显示器(7)；所述MRI成像系统(0)分别测量所述待测脑组织(1)t0时刻的脑组织含水量W0和t1时刻的脑组织含水量W1，并将脑组织含水量W0和脑组织含水量W1传递给所述信号处理模块(6)；所述待测脑组织(1)固定在所述发射线圈(2)和所述接收线圈(3)之间；所述激励信号源(2)分别向所述发射线圈(3)和所述信号采集模块(5)发送两路相同的信号；其中，所述发射线圈(3)接收到的信号记为激励信号，所述信号采集模块(5)接收到的信号记为参考信号；所述发射线圈(3)接收到激励信号后，产生主磁场；所述主磁场在通过所述待测脑组织后产生扰动磁场；所述接收线圈(4)接收主磁场和扰动磁场的叠加磁场后，产生检测信号；所述信号采集模块(5)接收到接收线圈传输的检测信号；所述信号采集模块(5)将参考信号和检测信号传递给信号处理模块；所述信号处理模块(6)对参考信号和检测信号进行处理，计算任意时刻t参考信号和检测信号的相位移θ，也即任意时刻t叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移θ；其中，记t1时刻计算得到的叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移为θ1；所述信号处理模块(6)根据t1时刻叠加磁场与主磁场之间的磁感应相位移θ1、待测脑组织(1)t1时刻的脑组织含水量W1和待测脑组织(1)t0时刻的脑组织含水量W0计算得到测量系数k；测量系数k如下所示：式中，θ1为...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄伟，
申请(专利权)人：苏州迈磁瑞医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32