基于微波的多通道脑损伤检测系统性能研究与分析

发布时间：2022-01-02 22:09

　　目的:基于微波检测原理,研发一种可用于院前快速诊断脑损伤的多通道检测系统,并通过物理模拟实验分析系统的敏感性。方法:该系统主要由矢量网络分析仪、8天线阵列和多路复用开关组成。以不同浓度的生理盐水分别模拟具有不同电导率的血液、脑脊液、白质和灰质,利用自制的微波检测系统分别测量4种模拟液在不同体积（0～10 mL）下S21相位值,每次测量重复4次,最后利用Matlab和SPSS 20.0软件进行统计学分析。结果:在1～3 GHz扫描频率下,检测系统各通道对4种模拟液的S21相位测量值均随频率的增加而减小;在2.20 GHz和2.85 GHz两个特征频点,所有检测通道对模拟液体积变化的敏感性均具有统计学意义（P<0.05）。在2.20 GHz时,9通道敏感性最高,此时S21相位与体积呈负相关;在2.85 GHz时,4通道敏感性最高,此时S21相位与体积呈正相关。Friedman M检验结果显示4种不同电导率模拟液的S21相位值的差异具有统计学意义（P<0.05）。结论:该检测系统可以实现对同一电导率不同体积以及不同电导率模拟液之间的区分。 

【文章来源】：中国医学物理学杂志. 2020,37(09)CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

检测系统硬件结构框架图

采集装置能发射并接受电磁波，提取脑中的病变信息，将其转化为电磁波信号的幅度和相位。较于前期设计的单通道检测系统[21]，多通道能够更好地覆盖整个大脑，使辐射单元更有效地分布到整个脑部，以达到提高检测灵敏度的目的。考虑到单个辐射单元和脑部的大小，为尽可能减小位置变化带来的数据不一致性，同时使电磁波更多地穿透实验个体，系统采用8天线环形分布，天线分别置于相对的两个半圆（4发射、4接收），共组成16组“发射-接收通道”（以下简称“通道”），如图2所示。通道及编号如表1所示，在测量数据里，Ch1对应天线A、1,Ch6对应天线B、2,Ch11对应天线C、3,Ch16对应天线D、4[21-22]。如图3所示，蓝色代表天线通道Ch1，黑色代表天线通道Ch5，红色代表天线通道Ch9，绿色代表天线通道Ch13。图3 通道与天线编号示意图

通道与天线编号示意图

【参考文献】：
期刊论文
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[2]颅脑损伤患者预后预测的研究进展[J]. 陈华辉,张刚利.  中国药物与临床. 2019(03)
[3]模拟人体组织介电特性的介电材料研究[J]. 冯健,邓官华,辛学刚.  科学技术与工程. 2015(33)
[4]基于脑出血时脑脊液代偿机制的模型仿真研究[J]. 杨润楠,尹继云,孟晓,段峰,施金英,魏洁然,万轲.  医疗卫生装备. 2013(07)



本文编号：3564968