基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统及模拟监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统及模拟监测系统，包括信号源、激励线圈单元、接收线圈单元、数字化仪、上位机PC；信号源输出两个频率和相位相同的正弦信号,分别与激励线圈单元和数字化仪连接，接收线圈单元与数字化仪连接，用于采集由激励线圈单元发出的并经过待检测部位后在接收线圈单元中生成的输出信号，传输到上位机中进行分析处理得到待检测部位实时状态。本发明专利技术提供的系统利用磁感应相位移监测脑血流搏动状况，通过动脉血流动力学理论与磁感应相移检测原理相结合，对脑血流搏动的变化进行持续有效的监测，该系统具有无创、安全、非接触、体积小、穿透性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统及模拟监测系统
本专利技术涉及生物医学
，特别是一种基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统及模拟监测系统。
技术介绍
中风已成为全球性公共卫生的威胁。近年来，出血性脑卒中发病率逐渐下降，但缺血性脑卒中呈爆发式增长。2018年，美国心脏协会/美国卒中协会指出，维持大脑正常血流供应水平是治疗缺血性脑卒中的关键。因此，脑血流的实时监测具有重要临床意义。目前还没有一种安全、完全可以接收的实时连续监控脑血流的方法。临床常用CT、MRI等影像学方法检测血流和梗死的情况，然而传统的成像设备体积庞大，不能完成连续检测。一般情况下，患者根据医生的判断或预定的标准化时间进行影像学检测，这样容易导致治疗延误。颅内压(intracranialpressure，ICP)检测可通过脑容量间接反映脑血流的变化。但当脑卒中发作后，颅内代偿机制可使ICP长时间保持在一定范围内，只有在大面积梗死时，颅内高压才会迅速出现。双源多普勒体积超声可以手工操作，但难以进行长期监测。经颅多普勒利用脑血管内脑血流速度作为评估中动脉脑血流的估计数，常用于间歇监测。然而，当交感神经刺激或输注血管活性药物引起所测大脑中动脉直径变化时，很难获得准确的经颅多普勒结果。皮质激光多普勒血流计也可测量血管内血流速率。但检测深度有限、脑组织需要暴露，而且，结果容易受到环境因素影响。近红外光谱通过测量血管内血氧和脱氧血红蛋白的变化，实现对脑血流的连续无创监测。前提是光散射程度保持不变，测量到的衰减仅是吸收的变化引起的。但随着缺血性卒中后时间的推移，颅内组织的病理生理变化使得这一条件难以满足。因此，迫切需要开发一种脑血流实时监测新的系统。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统及模拟监测系统，用于实时连续监控生物组织血液状态，以降低缺血性脑卒中患者的死亡率和致残率。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供的基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统，包括信号源、激励线圈单元、接收线圈单元、数字化仪、上位机PC；所述信号源输出两个频率和相位相同的正弦信号,所述信号源设置有第一端口和第二端口，所述第一端口与激励线圈单元连接，用于生成激励信号，所述第二端口与数字化仪连接，用于生成参考信号；所述激励线圈单元、接收线圈单元之间设置于待检测生物组织部位；所述接收线圈单元与数字化仪连接，所述接收线圈单元用于采集由激励线圈单元发出的并经过待检测生物组织部位后在接收线圈单元中生成的输出信号，所述输出信号传输到数字化仪中；所述参考信号和输出信号通过数字化仪传输到上位机中，所述上位机根据参考信号和输出信号进行分析处理得到待检测生物组织部位的血液实时状态。进一步，所述激励线圈单元、接收线圈单元采用PCB螺旋线圈传感器，所述激励线圈单元和接收线圈单元构建成激励接收单元。进一步，所述上位机PC机通过快速傅立叶变换FFT计算接收的输出信号与参考信号之间的磁感应相位移MIPS数据。进一步，所述所述磁感应相位移MIPS数据按照以下步骤进行计算：获取MIPS测量信号，对MIPS测量信号进行小波分解，得到MIPS测量信号的时域信号和频率信号；对时域信号和频率信号依次通过低通滤波和高通滤波处理得到MIPS信号；对MIPS信号进行分析得到待检测部位的分析结果。进一步，所述MIPS信号的分析是按照以下方式进行计算：按照以下公式计算接收线圈中的电压的相位变化；计算接收线圈中的总信号ΔV+V；计算总信号与参考信号之间的角度所述角度为磁感应相位移；其中，P为被测物的几何参数，ω为激励信号的角频率，σ为被测物体的电导率，B为主磁场，ΔB为二级磁场，V为主磁场的感应电压，ΔV为二级磁场的感应电压，μ0表示真空磁导率。本专利技术还提供了基于磁感应相位移的生物组织血流模拟监测系统，包括信号源、激励线圈单元、接收线圈单元、数字化仪、上位机PC和血流模拟装置；所述信号源输出两个频率和相位相同的正弦信号,所述信号源设置有第一端口和第二端口，所述第一端口与激励线圈单元连接，用于生成激励信号，所述第二端口与数字化仪连接，用于生成参考信号；所述血流模拟装置设置于激励线圈单元、接收线圈单元之间；所述接收线圈单元与数字化仪连接，所述接收线圈单元用于采集由激励线圈单元发出的并经过血流模拟装置后在接收线圈单元中生成的输出信号，所述输出信号传输到数字化仪中；所述参考信号和输出信号通过数字化仪传输到上位机中，所述上位机根据参考信号和输出信号进行分析处理得到血流模拟装置的血液实时状态。进一步，所述血流模拟装置为脑部血流模拟装置，所述脑部血流模拟装置包括硅胶管、模拟脑幻体、盛有生理盐水的容器、水泵；所述硅胶管一端与模拟脑幻体连接，另一端通过水泵与容器连接，通过水泵将容器的生理盐水输送到模拟脑幻体中循环流动，用于模拟脑部血流状态。进一步，所述激励线圈单元、接收线圈单元采用PCB螺旋线圈传感器，所述激励线圈单元和接收线圈单元构建成激励接收单元。进一步，所述上位机PC机通过快速傅立叶变换FFT计算接收的输出信号与参考信号之间的磁感应相位移MIPS数据。进一步，所述所述磁感应相位移MIPS数据按照以下步骤进行计算：获取MIPS测量信号，对MIPS测量信号进行小波分解，得到MIPS测量信号的时域信号和频率信号；对时域信号和频率信号依次通过低通滤波和高通滤波处理得到MIPS信号；对MIPS信号进行分析得到待检测部位的分析结果。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统及模拟监测系统，利用磁感应相位移(MIPS)技术具有无创、安全、非接触、体积小、穿透性强的优点，在理论上可以通过磁感应相位移反映脑血流搏动的变化，本专利技术将动脉血流动力学理论与磁感应相移检测原理相结合，构建脑血流搏动实时测量装置，能够对脑血流搏动的变化进行持续有效的监测。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为磁感应相移测量原理和等效电路图。图2为物理模型图。图3为数据处理与分析流程图。图4为每个Vflow组的MIPS趋势MIPS信号图和拟合线的函数关系线图。图5为MIPS的时域和频域信号的频谱图。图6为各流量下MIPS信号的频谱分析结果图。图7为每个流速下的滤波MIPS信号图。图8为各流量下滤波后MIPS信号的频谱分析结果图。...

【技术保护点】
1.基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统，其特征在于：包括信号源、激励线圈单元、接收线圈单元、数字化仪、上位机PC；/n所述信号源输出两个频率和相位相同的正弦信号,/n所述信号源设置有第一端口和第二端口，所述第一端口与激励线圈单元连接，用于生成激励信号，所述第二端口与数字化仪连接，用于生成参考信号；/n所述激励线圈单元、接收线圈单元之间设置于待检测生物组织部位；/n所述接收线圈单元与数字化仪连接，所述接收线圈单元用于采集由激励线圈单元发出的并经过待检测生物组织部位后在接收线圈单元中生成的输出信号，所述输出信号传输到数字化仪中；/n所述参考信号和输出信号通过数字化仪传输到上位机中，所述上位机根据参考信号和输出信号进行分析处理得到待检测生物组织部位的血液实时状态。/n

【技术特征摘要】
1.基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统，其特征在于：包括信号源、激励线圈单元、接收线圈单元、数字化仪、上位机PC；
所述信号源输出两个频率和相位相同的正弦信号,
所述信号源设置有第一端口和第二端口，所述第一端口与激励线圈单元连接，用于生成激励信号，所述第二端口与数字化仪连接，用于生成参考信号；
所述激励线圈单元、接收线圈单元之间设置于待检测生物组织部位；
所述接收线圈单元与数字化仪连接，所述接收线圈单元用于采集由激励线圈单元发出的并经过待检测生物组织部位后在接收线圈单元中生成的输出信号，所述输出信号传输到数字化仪中；
所述参考信号和输出信号通过数字化仪传输到上位机中，所述上位机根据参考信号和输出信号进行分析处理得到待检测生物组织部位的血液实时状态。


2.如权利要求1所述的基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统，其特征在于：所述激励线圈单元、接收线圈单元采用PCB螺旋线圈传感器，所述激励线圈单元和接收线圈单元构建成激励接收单元。


3.如权利要求1所述的基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统，其特征在于：所述上位机PC机通过快速傅立叶变换FFT计算接收的输出信号与参考信号之间的磁感应相位移MIPS数据。


4.如权利要求3所述的基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统，其特征在于：所述所述磁感应相位移MIPS数据按照以下步骤进行计算：
获取MIPS测量信号，对MIPS测量信号进行小波分解，得到MIPS测量信号的时域信号和频率信号；
对时域信号和频率信号依次通过低通滤波和高通滤波处理得到MIPS信号；
对MIPS信号进行分析得到待检测部位的分析结果。


5.如权利要求4所述的基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统，其特征在于：所述MIPS信号的分析是按照以下方式进行计算：
按照以下公式计算接收线圈中的电压的相位变化；



计算接收线圈中的总信号ΔV+V；
计算总信号与参考信号之间的角度所述角度为磁感应相位移；
其中，P为被测物的几何参数，ω为激励信号的角频率，σ为被测物体的电导率，B为主磁场，ΔB为二级磁场，V...

【专利技术属性】
技术研发人员：李根，曾令熙，简满，何圣杰，许冰心，殷圣童，祝睿，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50