一种基于非接触磁感应的脑出血和脑缺血区分系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物医学医疗器械技术领域，具体设及神经内外科非接触磁感应脑出 血和脑缺血区分装置。
【背景技术】
[0002] 我国脑卒中的发病率正不断上升，呈现出高发病率、高致残率、高死亡率、高复发 率、高经济负担五大特点，已成为居民的第一位死亡原因。截止到2014年12月，近5年来， 全国全人口脑卒中标化发病率年增长率为13. 19%，高危人群的发病率为14. 01%，估算全 国40岁W上人群中有1167万人患过脑卒中。据统计，我国每年新发脑卒中约200万人，近 一半死亡，在存活的脑卒中患者中，约有3/4的人不同程度地丧失了劳动能力，其中重度致 残者约占40%。脑卒中已成为危害严重的全球性问题。
[0003] 脑卒中分为缺血性卒中和出血性卒中，其中脑缺血占脑卒中的80%左右，其余的 为脑出血。静脉使用r-tPA溶栓治疗是脑缺血的常规有效治疗方法，但是运种方法如果用 于脑出血病人将导致灾难性的后果。所W正确区分脑出血和脑缺血是临床上非常重要的流 程。当前临床上主要使用CT或MRI来区分脑缺血和脑出血，并给予正确的治疗。但是从病 人发生脑卒中症状到被运输到医院W及做CT或MRI检查会耗费大量的时间。对于脑缺血， 溶栓治疗的最佳时间为症状发生后的4. 5小时，超过4. 5小时，效果不佳且有发生出血并发 症的危险。所卽临床上只有1-8%的脑卒中患者在4. 5小时内得到了CT或MRI检查。因此 临床上急需一种新的便携式、无创伤、简单快速的脑卒中类型区分方法。
【发明内容】
[0004] 针对W上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种具有非接触、无创伤、简 单、方便、快速等特点的基于非接触磁感应的脑出血和脑缺血区分系统，本发明的技术方案 如下：一种基于非接触磁感应的脑出血和脑缺血区分系统，其包括用于产生激励信号和参 考信号的信号发生器、功率放大器、发射线圈、接收线圈、数据采集卡W及计算机主机；其中 信号发生器分别与功率放大器及数据采集卡相连通，功率放大器与发射线圈相连接，接收 线圈与数据采集卡相连接；其中数据采集卡插在计算机主机的PCI插槽中；
[0005] 所述信号发生器输出两路同频率同相位的正弦信号，一路为激励信号，一路为参 考信号；激励信号输入到功率放大器经过功率放大后输入到发射线圈，使发射线圈产生交 变的激励磁场，激励磁场通过中间的被测头烦，使被测头烦又产生一个感应磁场；感应磁场 与激励磁场叠加在一起形成一个叠加磁场，叠加磁场被接收线圈接收；接收线圈输出信号 W及信号发生器输出的参考信号都连接到数据采集卡的两个输入端；计算机主机中编写有 相位差测量程序，数据采集卡完成数据采集，相位差测量程序再计算出两路输入信号的相 位差，计算机主机统计并显示相位差数据，其中该相位差与被测头烦的电导率成正比。
[0006] 所述发射线圈和接收线圈均为正方形线圈，且大小相同，平行放置，两线圈的中间 部分空间为被测头烦放置空间；两个大小相同的正方形线圈能保证线圈中间平行于线圈方 向的灵敏度均匀分布。
[0007] 进一步的，当计算机主机将被测头烦连续测量1小时的相位差数据，如果1小时内 相位差数据呈上升趋势，即可判定头烦内发生脑缺血；如果1小时内相位差数据呈下降趋 势，即可判定头烦内发生脑出血。
[0008] 进一步的，所述计算机主机的相位差测量程序首先控制数据采集卡将输入的两路 模拟信号转换成数字信号，再对数字信号进行傅里叶变换，计算两路信号的相位差，该相位 差与被测物体的电导率成正比，计算公式如下
[0009]
[0010] ?为信号频率；0，ef，分别为被测物体的电导率，相对介电常数和相对磁导 率；e。，ii。分别为真空介电常数和真空磁导率；Q和R为几何尺寸参数。
[0011] 进一步的，所述信号发生器采用任意信号发生器AFG3252,信号发生器产生的激励 信号和参考信号的频率和相位相同，信号频率为lOMHz，激励信号峰峰值为lOOmV，参考信 号峰峰值为IV。
[0012] 进一步的，所述功率放大器采用射频功率放大器TVA-R5-13,带宽：0.50-1000MHZ， 最大输出功率+35地m，增益38地。
[0013] 本发明的优点及有益效果如下：
[0014] 1、非接触，无创伤，无任何刺激性和不适感（不需要与被测目标皮肤接触）。2、测 量系统简单、成本低、可方便做成便携式、小型化集成的仪器，方便随时随地监测。3、测量1 小时即可判定卒中类型。
[0015] 本发明特点在于采用磁感应相位差的方法利用一对方形线圈来区分脑卒中的类 型。由于脑出血和脑缺血都会引起烦内组织的体积和成分的变化，运些变化相应地引起烦 脑整体电导率的变化，且由于脑出血和脑缺血是两个相反的病理过程，在一定频率范围引 起烦脑电导率变化的方向是相反的。因此采用测量与被测物体电导率成正比的磁感应相位 差的方法，可W反映不同的病理状态。该方法具有非接触、无创伤、简单、方便的特点。
【附图说明】
[0016] 图1是按照本发明优选实施例一种非接触磁感应脑出血和脑缺血区分系统的原 理框图；
[0017] 图2为发射线圈和接收线圈的结构示意图，实线表示激励磁场，虚线表示感应磁 场；
[0018] 图3为动物实验结果；A表示脑出血测量组10只家兔测量数据，B表示脑缺血测量 组10只家兔测量数据，C表示对照组8只家兔测量数据。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图给出一个非限定的实施例对本发明作进一步的阐述。但是应该理 解，运些描述只是示例的，而并非要限制本发明的范围。此外，在W下说明中，省略了对公知 结构和技术的描述，W避免不必要地混淆本发明的概念。
[0020] 本发明磁感应相位移法（MIP巧根据电磁感应的原理，使用交流磁场作为激励磁 场来测量被测物体的感应磁场对激励磁场的相位扰动即MIPS,而MIPS与被测物体的电导 率成正比，可W测量被测物体电导率的变化。而脑缺血和脑出血过程均伴随着烦脑内组织 容量W及成分的变化。而烦内不同组织具有不同的电导率，且组织在不同的病理状态也有 不同的电导率，因此运些组织容量W及成分的变化必然会相应地引起烦脑整体电导率的变 化。因此MIPS方法可W通过检测烦脑电导率的变化来检测烦脑的病理状况。脑出血和脑 缺血又是两个相反的病理过程。脑出血是指脑实质内血管破裂引起的出血。在脑出血的 早期，由于脑出血受到烦内脑脊液的调节作用，即随着出血量的增大，脑脊液被慢慢排出脑 内。由于脑脊液的电导率大于血液的电导率（约为2倍关系），因此随着出血量的增加，烦 脑整体平均电导率慢慢减小。缺血性脑卒中是指由于脑的供血动脉（颈动脉和椎动脉）狭 窄或闭塞、脑供血不足导致的脑组织坏死的总称。脑缺血经常导致血管栓塞并凝结成块。缺 血导致大量神经元坏死形成梗死，缺血时间过长，坏死的组织则无法恢复。Gersing等人通 过实验表明，在缺血发生后的20min到175min之间，且当频率大于IMHz范围，生物组织的 阻抗随着缺血时间的增加而减小，反之，电导率随着缺血时间的增加而增大。综上所述，脑 出血和脑缺血会引起烦内容物容量W及组织成分的变化，因此相应地引起烦脑电导率的变 化，并且两者引起电导率变化的方向是相反的，脑出血导致烦脑电导率减小，而脑缺血在一 定的频率范围导致烦脑电导率随着缺血时间的增加不断增大。因此MIPS方法可W用于两 种卒中类型的区分。此外MIPS方法只需采用两个线圈即可完成测量，具有非接触、无创伤 等特点。
[0021] 本发明设计了一种新型的MIPS测量系统，可W较灵敏地测量脑出血W及脑缺血 引起的MIPS变化。经动物实验证实，脑出血和脑缺血引起的MIPS变化方向相反，因此该系 统可用于脑出血和脑缺血卒中的区分。该系统具有简单方便，快速测量，非接触无创伤等特 点，对临床上脑卒中类型的区分具有重要意义。
[0022] 本发明的一种新型非接触磁感应脑出血和脑缺血区分系统，由信号发生器1、功率 放大器2、发射线圈3、接收线圈4、PCI5124数据采集卡5、鉴相器PC主机6组成，下面对每 部分进行详细说明：
[0023] 参照图1，信号发生器1用于生成激励信号和参考信号，均为正弦波信号。本发明 的信号发生器采用美国泰克公司生产的任意信号发生器AFG3252。激励信号和参考信号的 频率和相位相同，信号频率为lOMHz，激励信号峰峰值为lOOmV，参考信号峰峰值为IV。
[0024] 参照图1，功率放大器2用于对正弦信号进行功率放大。本发明的功率放大器采用 美国MINI-Circuits公司生产的射频功率放大器TVA-R5-13,带宽：0. 50-1000MHZ，最大输 出功率+35地m，增益38地。信号发生器1输出的激励信号连接到功率放大器2的输入端进 行功率放大。
[00巧]参照图1，发射线圈3用于产生交变的激励磁场。本发明的发射线圈采用直径为 1mm的铜漆包线绕制而成，40应，正方形，边长100mm。功率放大器2的输出信号