[发明专利]一种非接触式头颅平均介电常数测量方法

说明书

本发明涉及一种非接触式头颅平均介电常数测量方法，该方法基于电磁感应的原理，将被测头颅放置于两个线圈之间，并让交流磁场通过被测头颅，通过计算接收线圈输出信号相对于激励线圈信号的实部来反映被测物的介电常数信息；再引入一个与被测头颅体积形状一致的内装血液的头模型进行相同的测量来对真实头颅测量的数据进行归一化，从而可以准确计算出实际头颅的平均介电常数。临床上脑出血量与介电常数成正比，因此该方法可以用于临床脑出血量的检测。本发明优点在于非接触、无创伤、快速、方便地测量头颅的平均介电常数。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域的脑电特性测量方法，具体特指脑平均介电常数测量方法。

背景技术

脑出血作为脑卒中的一种具有高发病率、高致残率、高死亡率及经济负担重的特点。世界卫生组织研究表明，我国脑卒中发生率正以每年约9％的速率上升，已成为第一位的死因，发病者约30％死亡，70％的生存者多有偏瘫失语等残障，防控形势十分严峻。实时监护脑出血的严重程度以及及时评价脑出血的发展过程，是重症监护及抢救治疗成败的关键。

当前脑出血检查手段有ICP(颅内压)直接测量法以及CT或MRI影像学方法。有创ICP监测方法需要将传感器放入体内，具有损伤，易感染。CT和MRI影像学方法，存在检查价格较贵、无法实施床旁和急救现场监护等问题，在颅脑创伤病人中，迟发性和隐袭性颅脑损伤早期无法用CT和MRI检查一次发现和确定颅内出血情况，由于不可能反复进行CT和MRI检查，常常错过抢救治疗的最佳时间而导致脑损伤甚至死亡。而当前急需一种可以连续床旁监护，非接触，无创伤的脑出血检测方法。

当前介电常数测量方法主要有：平行板电容法，同轴探头法，传输线法，谐振腔法和自由空间法。平行板电容法只能测量直流及低频，同轴探头法和传输线法需要接触被测物，谐振腔法只能测量小体积单一成分物体。唯一非接触测量介电常数方法只有自由空间法，自由空间法采用天线测量，需要被测物有很好的耦合界面，且是单一成分物体，测量深度很浅，不能测量厚物体，总之对于像人脑这样复杂的多成分非均匀物体，目前没有准确的介电常数非接触测量方法。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明在大量实验研究的基础上，提出采用非接触的磁感应方法，并通过测量实部以及采用模型归一化的方法来测量颅脑的平均介电常数，目前国内外还没有此种方法问世。该方法对于脑出血的监护具有重要的意义。本发明的目的在于提供一种具有非接触、无创伤、简单、方便、快速的颅脑平均介电常数测量方法，该方法可以用于人头颅、各种动物头颅的测量。

为了实现上述目的，本发明需要采用如下的技术方法：

(1)将被测头颅放置于两个同轴平行线圈之间，一个为激励线圈，一个为接收线圈，线圈大小和之间的距离根据被测头颅可以调整，且被测头颅顶部靠近接收线圈，位于距离接收线圈表面1-10mm之内。将激励线圈通入交流电产生交流磁场通过被测头颅，被测头颅又会产生感应磁场，总磁场被接收线圈接收，

其中总磁场包括两部分，一部分是激励磁场通过头颅后的激励磁场，一部分是被测头颅由于电磁感应产生的感应磁场，这两种磁场都是叠加在一起的，接收线圈接收的磁场包括这两部分。

其中交流频率必须位于500KHz-1MHz之间，该频率区间，各种脑组织介电常数变化最剧烈，且血液介电常数相对于其他脑组织介电常数较大，该区域介电常数测量的灵敏度高。

(2)测量接收线圈输出电压信号U_o以及激励线圈激励电压信号U_i，使用傅里叶变换，求出其中V为复数值，R为复数实部，I为复数虚部。

(3)将被测头颅撤去，采用同样的方法测量空时接收线圈输出信号相对于激励线圈激励信号的复数值V₀＝R₀+iI₀，其中V₀为复数值，R₀为实部，I₀为虚部。