脑组织电阻抗测量的基础研究

发布时间：2020-07-15 19:01

【摘要】： 脑是机体的最高神经中枢，其代谢活动特别旺盛。脑需求的血液占心输出量的15-20％，耗氧量占整个机体耗氧量的20-25％，而脑组织无能量储藏，不论任何原因导致缺血或缺氧，将会产生一系列严重的神经功能伤害，导致严重后果。如果缺血/缺氧几分钟，即可引起脑神经功能障碍，完全缺血/缺氧超过30min，即可发生不可逆脑损伤。有调查显示，缺血/缺氧脑损伤已成为人类致残和死亡的主要原因之一。所以其早期的诊断是及时正确治疗、改善预后、减少病残和死亡的关键。电阻抗断层成像（Electrical Impedance Tomography，EIT）技术是对人体施加无伤害的电信号，通过体表测量其响应信号，根据驱动、响应信号的关系，用一定的重构算法得到人体内部的电阻抗或其变化的分布。若能利用EIT技术对脑功能变化进行监测和成像，即通过对局部或整体脑阻抗变化进行监测和成像，则可以对脑组织的缺血、出血、肿瘤生长等变化进行及时连续监测和定位，而且与现有的CT、MRI等技术相比，EIT具有实时性强，费用低廉，易于操作以及功能成像等优势，因此我们开展了用EIT 技术对脑功能检测的研究工作。本研究采用18只家兔作为实验动物，结扎颈动脉法制造缺血脑损伤，自制了用于定量测量离体生物组织的阻抗测量盒，通过 Solartron 1255阻抗分析仪，分别用二电极、四电极法对正常、缺血家兔脑组织进行了在体、离体测量，测量频率为1Hz-1MHz，以第四军医大学硕士学位论文研究脑缺血同脑阻抗变化之间的关系，分析脑组织的复电阻抗频率特性，并尝试利用 16电极 EIT系统对家兔缺血脑功能变化进行了动态成像。本研究还利用四电极法，测量了离体人颅骨组织“ 个个体，69个样本人离体人脑组织Q个个体，15个样本）的复电阻抗频率特性，对它们的电阻抗特性进行了探索研究，以便为进一步的研究提供参考。主要研究工作与内容如下： 1．在体测量了缺血前后家兔脑组织电阻抗频率特性，频率范围 IHzJ，测量频率点61个，从IHz开始以对数形式递增，每次测量时间4060秒（以下离体测量方法均与此相同）： 2．离体测量了缺血前后家兔脑组织复电阻抗频率特性，并分析了其复电阻抗频谱特性： 3．利用我们的 EIT系统，采用 16电极对家兔大脑单侧缺血脑功能变化进行了动态成像； 4．测量了离体人颅骨组织复电阻抗频率特性，并分析了其复电阻抗频谱特性、人颅骨组织电阻抗与不同解剖结构颅骨（含有板障层和不含板障层＊的关系； 5．测量了离体人脑组织复电阻抗频率特性，初步分析了离体人脑组织的复电阻抗频谱特性。主要研究结果与结论： 1．家兔脑组织在体测量结果显示，缺血后脑阻抗明显增大，在体电阻抗变化在IHz刁频率范围可达乃％，在IKHz以上达到 15％，提示用 EIT方法对脑缺血进行成像是可行的。第4页第四军医大学硕士学位伦文 2。通过对离体家兔脑组织复电阻抗测量结果作进一步分析，得到了离体家兔脑组织在IHz1MHz频率范围内的复电阻抗等效电路模型。该模型的复电阻抗频谱特性（Cole（ole曲线人幅频特性及相频特性均较好地反映出了该组织的复电阻抗特性，为进一步构建脑组织的等效电路模型提供了参考。 3．与其它生物组织相比较，离体正常家兔脑组织复电阻抗特性比较复杂，表现在： 1）离体家兔脑组织复电阻抗虚部的绝对值频率特性曲线，并末呈现如其他生物组织一样的单峰走势，而是呈单调上升趋势。 u离体家兔脑组织复电阻抗Cole（ole图，也并未呈现如其他生物组织一样的圆弧状，而是呈单调下降趋势。 3）离体家兔脑组织复电阻抗等效电路结构复杂。以上结果提示，所测离体家兔脑组织组成成分比较复杂，在进一步的测量中应将组成脑组织的各个部分区分开来单独进行测量，得出各自的复电阻抗等效电路模型。 4．16电极 EIT成像系统对家兔单侧脑组织缺血成像结果显示，利用EIT技术对脑功能进行监测是可行的，提示对于与脑部供血变化相关的生理。病理变化，可以用EIT技术来进行成像和检测。但要实现EIT的临床应用，还需在测量电极系统，脑部生理、病理变化与脑阻抗的关系等多个方面做进一步研究。 5．离体人颅骨组织电阻抗频率特性显示，在低频区域＊IKHZ）其电阻抗较为平稳，在高频区域卜IKHZ）开始随着频率的增第5页第四军医大学硕士学位论文高而减小，提示采用适当提高驱动电流频率的方
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2001
【分类号】：R312

【参考文献】