颅脑阻抗特性三维建模及磁感应成像仿真研究

发布时间：2021-01-03 02:08

　　磁感应断层成像技术（MIT）是通过生物阻抗测量和成像的一种新型无创的成像技术。MIT具有两个特点，其一是该技术的磁场激励模式，能够轻易穿透颅骨；其二是该成像方法对成像区域的中心敏感度较强，鉴于这两个特点，MIT在颅脑疾病的检测方面具有明显的优势，尤其是脑血肿与脑水肿的临床实时监护。本文基于头部及颅脑的解剖结构和MIT基础理论，构建了三维真实颅脑模型，并将该颅脑模型用于MIT系统仿真研究中。对MIT技术应用于颅脑时各方面条件做了仿真研究。首先，根据磁感应成像的基本理论，建立了应用于简单测量的柱形MIT系统，通过有限元法仿真计算并分析激励线圈的参数，以及检测导体的参数对MIT系统的影响，并给出了激励线圈应用于颅脑模型的设计参数。其次，系统介绍了人体颅脑的各部分构造，并且基于此，由1026幅X-CT断面图像重建出人体两层颅脑实体模型。再次，将MIT系统仿真于颅脑检测，建立了颅脑MIT检测模型，并通过复杂的有限元体外剖分，分别计算出有病变和健康状态时，人体颅脑的涡流磁场的分布。最后，模拟脑血肿情况时，详细分析了，激励线圈的频率，以及血肿的体积，浓度，位置与磁场的关系，并且将有的参数结果与柱形系... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 磁感应成像技术在颅脑疾病检测的意义
        1.1.1 常见的脑疾病
        1.1.2 目前脑疾病诊断技术及其不足
        1.1.3 磁感应成像技术检测脑疾病的意义
    1.2 人体颅脑的阻抗特性
        1.2.1 人体头部的电特性
        1.2.2 人体头部的磁特性
    1.3 颅脑磁感应阻抗成像研究现状
        1.3.1 MIT实验系统的研究发展
        1.3.2 颅脑MIT仿真研究发展
    1.4 本文主要研究工作
第二章 柱形MIT系统仿真与研究
    2.1 MIT理论基础
        2.1.1 MIT系统的检测原理
        2.1.2 MIT涡流正问题的提出
        2.1.3 基于有限元法对涡流正问题的求解
    2.2 柱形MIT系统仿真
        2.2.1 柱形MIT系统建模
        2.2.2 加载求解
    2.3 均匀介质时柱形MIT系统仿真分析
        2.3.1 均匀介质时的仿真结果
        2.3.2 激励频率对系统三维磁场的影响
        2.3.3 激励线圈尺寸对系统三维磁场的影响
        2.3.4 激励线圈匝数对系统三维磁场的影响
    2.4 非均匀介质时柱形MIT系统仿真分析
        2.4.1 非均匀介质时的仿真结果
        2.4.2 扰动物的大小对系统三维磁场的影响
        2.4.3 扰动物的个数对系统三维磁场的影响
    2.5 基于旋转检测的后半场相位
    2.6 本章小结
第三章 颅脑解剖结构及三维模型的建立
    3.1 大脑的保护系统
        3.1.1 头皮
        3.1.2 颅骨
        3.1.3 脑脊液
        3.1.4 脑的被膜
    3.2 大脑的内部结构
        3.2.1 三位一体脑结构
        3.2.2 左右脑
        3.2.3 大脑的四个脑叶
    3.3 人体颅脑电导率
    3.4 颅脑疾病MIT阻抗成像的生物物理基础
    3.5 三维颅脑模型建立
        3.5.1 两层颅脑模型
        3.5.2 基于CT图片建立颅脑模型
    3.6 本章小结
第四章 基于颅脑阻抗的MIT三维仿真
    4.1 颅脑MIT系统建模
    4.2 模拟头部各电导率的阻抗模型
    4.3 基于Workbench的体外网格剖分
    4.4 基于颅脑阻抗的MIT三维仿真结果
    4.5 本章小结
第五章 面向脑血肿疾病的MIT仿真分析
    5.1 健康情况下颅脑MIT三维仿真分析
        5.1.1 激励频率的改变对颅脑模型三维磁场的影响
        5.1.2 激励线圈尺寸的改变对颅脑模型三维磁场的影响
        5.1.3 颅脑阻抗MIT与柱形MIT结果对比
    5.2 脑血肿的MIT三维仿真分析
        5.2.1 MIT涡流场变化与血肿体积的关系
        5.2.2 MIT涡流场的变化与血肿电导率的关系
        5.2.3 MIT涡流场的变化与血肿位置的关系
    5.3 基于旋转检测的血肿阻抗后半场相位
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]脑卒中的疾病与介入治疗操作分类[J]. 梁雪平.  中国病案. 2012(01)
[2]核磁共振血管成像对脑血管疾病的诊断价值研究[J]. 姜飚,刘志鹏,郑超,杨永平.  中国医学装备. 2011(05)
[3]头部分层球模型磁感应成像正问题的解析解[J]. 何为,李倩,徐征,朱金华,何阳光,王磊.  计算物理. 2010(06)
[4]改进型BMIT激励源设计及磁场分析[J]. 李文哲,秦明新,焦腾,张华,周伟,李克.  医疗卫生装备. 2010(03)
[5]无症状性脑梗塞的研究进展[J]. 陈娟,耿晓非,魏东宁.  军事医学科学院院刊. 2010(01)
[6]头部电阻抗成像正问题的解析解研究[J]. 徐征,何为,何传红,张占龙.  计算物理. 2010(01)
[7]脑出血的研究现状和治疗进展[J]. 陈旭,耿翔.  中华老年心脑血管病杂志. 2009(12)
[8]在简单头模型上的磁感应断层成像仿真图像重建[J]. 王聪,董秀珍,刘锐岗,李烨.  系统仿真学报. 2009(01)
[9]开放式磁感应成像系统设计[J]. 何园丁,何为,徐征,张占龙.  医疗卫生装备. 2007(05)
[10]PET-CT在神经系统疾病诊断中的应用[J]. 李天然,高荣光,钱根年,郑春雨,李铭山,王楷堂.  临床军医杂志. 2006(01)

博士论文
[1]颅内血肿水肿的生物电阻抗检测技术及初步实验研究[D]. 霍旭阳.第四军医大学 2007
[2]检测脑水肿的磁感应成像测量方法研究[D]. 秦明新.西安电子科技大学 2005
[3]基于EIT技术的脑内电特性与功能成像研究[D]. 徐桂芝.河北工业大学 2002

硕士论文
[1]磁感应断层成像基础研究[D]. 王涛.中国科学院研究生院（电工研究所） 2006



本文编号：2954104