正常脑组织和脑卒中组织的电阻抗频谱特性研究.pdf

正常脑组织和脑卒中组织的电阻抗频谱特性研究杨琳;代萌;徐灿华;王航;文治洪;史学涛;董秀珍;付峰【摘要】目的:测量和分析正常脑组织(白质和灰质)和脑卒中病变组织(出血组织和缺血组织)的阻抗频谱特性,为开展多频电阻抗成像(electricalimpedancetomography,EIT)检测脑卒中研究提供可靠的数据支持.方法:首先,采用自体血注入法和光化学诱导法分别建立家兔脑出血模型和脑缺血模型;其次,分别测量离体15min内的脑白质、灰质、脑出血组织和脑缺血组织在10Hz～1MHz内的阻抗频谱;最后,对比分析正常脑组织和脑卒中组织在10Hz～1MHz内的差异.结果:在整个频段内,正常脑组织和脑卒中组织的阻抗频谱存在明显的差异(在10Hz～1MHz内,电导率谱差异大于10％),2种卒中组织的阻抗频差变化也明显不同(在100kHz内,出血组织的电导率几乎保持不变,而缺血组织呈线性增加).结论:从组织阻抗频谱特性的角度进一步证实了多频E1T检测脑卒中的可行性,同时为未来开展多频EIT检测脑卒中研究奠定了良好的数据基础.【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】6页(P16-20,35)【关键词】正常脑组织;脑卒中组织;阻抗频谱特性;脑卒中;电阻抗成像【作者】杨琳;代萌;徐灿华;王航;文治洪;史学涛;董秀珍;付峰【作者单位】空军军医大学航空航天医学系,西安710032;空军军医大学军事生物医学工程学系,西安710032;空军军医大学军事生物医学工程学系,西安710032;空军军医大学航空航天医学系,西安710032;空军军医大学航空航天医学系,西安710032;空军军医大学军事生物医学工程学系,西安710032;空军军医大学军事生物医学工程学系,西安710032;空军军医大学军事生物医学工程学系,西安710032【正文语种】中文【中图分类】R3180引言脑卒中是一种严重的急性脑血管疾病，具有发病急和致死率高的特点，已成为我国首位疾病死因[1]。临床实践表明，早诊断、早治疗是改善脑卒中患者预后的关键（3～6h为黄金救治期）[2]。现有脑卒中检查技术（MRI和CT）因设备体积庞大、价格昂贵等原因，无法用于院前临床紧急救治，致使大多数脑卒中患者无法得到及时的救治。因此，在临床一线救治中，迫切需要一种便携、造价低廉且适用于基层医疗单位等院前救治的脑卒中快速检测技术。多频电阻抗成像（electricalimpedancetomography，EIT）是一种利用生物组织阻抗频谱特性进行成像的技术，其通过体表电极向人体施加多种频率电流，同时测量不同频率处的电压，然后采用一定的图像重构算法估计人体被测部位内部的阻抗分布，最后基于组织的阻抗频谱特异性区分组织类型，达到检测疾病的目的。由于脑卒中组织和正常脑组织的阻抗频谱存在明显差异，所以多频EIT有望实现脑卒中快速检测。此外，多频EIT还具有无创、无辐射、设备便携等优势，因此非常适合作为院前救治中快速检测脑卒中的技术。准确的正常脑组织和脑卒中病变组织的阻抗频谱是开展多频EIT检测脑卒中研究的重要前提。到目前为止，已有研究小组开展了正常脑组织和脑卒中组织阻抗特性的研究。Surowiec等[3]测量了牛脑灰质和白质在20kHz～100MHz内阻抗频率特性；Gabriel等[4]在2h内测量了绵羊脑灰质和白质在10Hz～20GHz的阻抗频谱特性；吴小明等[5]测量了家兔的缺血脑组织在1Hz～1MHz的阻抗谱；Dowrick等[6]测量了放置于4℃环境自发凝血的凝血块的阻抗特性。但是，以上研究未同时测量正常脑组织和脑卒中组织的阻抗频谱特性，导致无法系统地对比组织的阻抗频谱。针对上述问题，本文首先采用自体血注入法和光化学诱导法分别建立家兔脑出血模型和脑缺血模型；其次，分别测量离体15min内的脑白质、灰质、脑出血组织和脑缺血组织在10Hz～1MHz内的阻抗频谱；最后，系统性对比分析正常脑组织和脑卒中组织的阻抗频谱。1方法1.1动物的麻醉与固定以42只新西兰大白兔为实验对象，年龄：2个月，体质量：（2±0.5）kg。在实验开始前2h禁水，4h禁食。开始麻醉阶段，使用1.5%的戊巴比妥钠（2ml/kg）腹腔麻醉。待兔子镇静后，通过耳缘注射3%的戊巴比妥钠（0.5ml/kg）进行深度麻醉。在术中，1.5%的戊巴比妥钠以1ml/（kg·h）的速率进行腹腔注射，以维持兔子的麻醉状态。兔子被固定在立体定位器上，使用眼睛和耳朵固定闩以俯卧体位固定。42只兔子被分为2组，颅内出血模型和缺血模型各21只。本研究中的所有动物实验方案均受到空军军医大学动物管理和使用委员会的支持。1.2家兔脑卒中模型的建立1.2.1颅内出血模型的建立本文采用自体血注入方式制作脑实质出血模型[7]。将兔子固定于立体定