[发明专利]一种测量人体肺部活性组织介电特性系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于电测量领域，具体涉及一种测量人体肺部活性组织介电特性系统及其测量方法。

背景技术

生物组织的介电特性是生命固有的生物物理特性，组织的阻性和容性成分可随加载电信号频率的不同而发生较显著变化。而人体组织的介电特性作为生命的一个重要的生物物理特性，成为探索生命奥秘的重要基础之一。此外，由Jemal A等在2011年发表于《临床医师肿瘤杂志》（CA Cancer J Clin）第61卷第2期，69-90页的论文《全球肿瘤统计报告》（Global cancer statistics）中显示，肺癌目前是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，已成为严重威胁人类健康的疾病之一。而电阻抗层析成像（Electrical Impedance Tomography,EIT）技术因其安全、无损伤、低成本等特点可望成为临床诊断肺癌的研究热点。对肺癌组织与正常组织介电频谱特性进行实验测量并发现差异可为电阻抗层析成像技术提供先验信息。因此，人体肺部活性组织介电特性的研究为从物理角度研究电磁场对生命的影响、临床电磁治疗和电磁成像技术提供理论依据和数据参考，对基础医学和临床诊断具有重要的研究价值。

就生物组织的介电特性测量而言，它的研究开始于19世纪末，到20世纪八十年代才展开了较系统地研究：Gabriel等在总结前人研究的基础上，研究了山羊部分组织在10Hz到20GHz频率范围内的介电特性，并将研究延伸到了人体组织，对人新鲜尸体的部分组织进行测量，并建立了相应的参数模型，1996年在《物理学在医学与生物学中的应用》（Phys Med Biol）第41卷11期，2231-2293页发表了题为《生物组织的介电特性：一、文献调研》（The dielectric properties of biological tissues:I.Literature survey），《生物组织的介电特性：二、10Hz到20GHz频率范围内的组织测量》（The dielectric properties of biological tissues:II.Measurements in the frequency range10Hz to20GHz），《生物组织的介电特性：三、组织的介电谱参数模型》（The dielectric properties of biological tissues:III.Parametric models for the dielectric spectrum of tissues）的三篇文章。后来意大利应用物理学会根据Gabriel等的部分测量数据和参数模型建立了网站，用于估算人体10Hz到100GHz频率范围内的55种组织器官的介电特性参数，其中包括肺吸气和肺呼气状态下的人体肺组织介电特性，成为目前进行相关研究主要依赖的网站。但由于是以动物离体组织和部分人尸体组织作为估算依据，所以准确性不能保证。此外，应临床治疗和诊断的电磁成像技术研究的需求，研究学者又展开了对癌变组织介电特性的研究，如2008年，Taehong Kim等在19届电磁兼容国际苏黎世研讨会（19th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility）上发表论文《妇女乳房脂肪组织、肿瘤组织和纤维—腺体组织介电特性研究》（A study of dielectric properties of fatty,malignant and fibro-glandular tissues in female human breast.）（APEMC会议记录第216-219页），提出乳腺癌组织与正常组织具有不同的频谱特性。后又有对脾脏肿瘤组织、肝癌组织介电特性的研究报道，但人体肺癌组织介电特性还没有相关报道。