生物探測及其中的磁探測電阻抗成像技術在經(jīng)絡研究中的應用課件

1、生物探測及其中的磁探測電阻抗成像技術在經(jīng)絡研究中的應用 賀勇_華中科技大學2013主要內容生物探測方法簡介阻抗成像技術分類及原理經(jīng)絡的客觀性論證及性質阻抗成像在經(jīng)絡定位中的應用生物探測方法激光生物探測紅外生物探測無線電生物雷達探測超聲波生物探測磁探測美國研究人員表示，無痛的拉曼激光束可能很快取代X射線，作為一種非侵入式的疾病診斷方式。這種名叫拉曼光譜學的方法，能夠幫助醫(yī)生盡早發(fā)現(xiàn)乳腺癌、蛀牙以及骨質疏松的跡象，使疾病診斷變得更快、更便宜、更精確。拉曼光譜學主要用于測量分子發(fā)出的散射光的密度和波長。它已被廣泛應用于醫(yī)學和制藥學領域，比如，研究人員使用拉曼激光測量炎癥的性質 。原理：生物大分子的拉

2、曼光譜拉曼效應光照射到物質上發(fā)生彈性散射和非彈性散射. 彈性散射的散射光是與激發(fā)光波長相同的成分,非彈性散射的散射光有比激發(fā)光波長長的和短的成分, 統(tǒng)稱為拉曼效應。 激光生物探測紅外視頻生命探測儀利用現(xiàn)在的紅外夜視技術，結合視頻顯示等給使用者提供看不到區(qū)域的物體影像，其中紅外攝像技術分為被動紅外攝像技術和主動紅外攝像技術 。被動原理：任何物體在絕對零度(一273)以上都有紅外光發(fā)射的原理。由于人的身體和發(fā)熱物體發(fā)出的紅外光較強，其它非發(fā)熱物體發(fā)出的紅光很微弱，因此，利用特殊的紅外攝像機就可以實現(xiàn)夜間監(jiān)控 。主動原理：利用特制的“紅外燈”人為產(chǎn)生紅外輻射，產(chǎn)生人眼看不見而普通攝像機能捕捉到的紅外

3、光，輻射“照明”景物和環(huán)境，從而得到目標物的情況。紅外生物探測紅外生物探測磁探測磁探測生物體本身磁場 外加激勵所產(chǎn)生的磁場研究磁場的性質從而得出生物本體的相關性質1978年，Webster等利用圓形電極陣列的斷層電阻率測量技術顯示了人體的肺和心臟圖像開啟了醫(yī)學上電阻抗成像的開端?；驹恚焊鶕?jù)人體內不同的生理，病理狀態(tài)下具有不同的電阻/電導率，采用各種方法給人體施加小的安全電流或者電壓，通過驅動電流或電壓在人體測量相應信息，重建人體的電阻率分布及其變化圖像。優(yōu)勢：無創(chuàng)傷，無電離，無輻射，結構簡單，測量簡便阻抗成像技術 接觸式：注入電流電阻抗成像，磁共振電阻抗成像， 電磁阻抗成像 不完全接觸式：

4、感應電流電阻抗成像，磁探測電阻抗 成像 非接觸式：包括磁感應成像和電場電阻率成像 電阻抗成像方法按照激勵器和測量器是否與成像目標體接觸來劃分，可以分為接觸式、不完全接觸式和非接觸式三類。磁探測電阻抗成像發(fā)展 1992年，Ahlfors等人首先提出通過貼在成像目標體的電極，向成像 目標體注入一定頻率的交變電流，然后用磁場傳感器測量注入電流 在成像目標體外產(chǎn)生的磁場，根據(jù)表面磁場重構出電導率分布圖像 的方法。 1999年，Tozer等人驗證了由磁場重建二維電流密度分布的可行性， 邁出了將MDEIT發(fā)展成為新的醫(yī)學成像方法的第一步。 2007 年，Ireland 等將約束圖像重建應用于 MDEIT，

5、采用了網(wǎng)格迭代 優(yōu)化算法，圖像獲得更佳的清析效果。磁探測電阻抗成像 基本原理：磁探測電阻抗成像（MDEIT）通過貼在成像目標體的成對電極，向成像目標體注入一定頻率的交變電流，然后用某種形式的接收裝置，例如感應線圈、超導量子干涉儀（SQUID）等，測量注入電流在成像目標體外產(chǎn)生的磁場，根據(jù)表面磁場的反問題求解獲得產(chǎn)生磁場的電流分布，進而從電流分布重構出電導率分布圖像。磁探測電阻抗成像 MDEIT成像的過程實質就是求解反問題的過程，也就是反演待重建的電參數(shù)。正問題：已知模型的幾何結構、阻抗分布、激勵信號的源參數(shù)，求解模型內部的電流分布，進而獲得磁場分布。逆問題：根據(jù)實測成像體外周的磁感應強度信息重

6、建成像體的電導率分布。重構步驟兩個步驟進行：一、根據(jù)磁感應強度信息重構出電流密度分布 （BJ） 畢奧-薩伐爾定律 二、從電流密度分布重建電導率分布（J ）成像特點：磁場與電流密度是線性的，從磁場重建電流密度是線性的 病態(tài)的，相應的電阻抗重建是非線性的，但是是良性的。經(jīng)絡的存在性證明 經(jīng)絡學說是研究經(jīng)絡系統(tǒng)的循行分布、生理功能、病理變化及其與臟腑的相互關系，它貫穿中醫(yī)學的生理、病理、診斷和治療各方面，涉及針灸、推拿、氣功諸領域，是中醫(yī)學理論體系的重要組成部分。理論：醫(yī)學以人體為研究對象，離不開三維結構，唯物主義者是結構與功能相統(tǒng)一論者，世界上絕對沒有只有功能而沒有結構的事物，因此經(jīng)絡必然存在。經(jīng)

7、絡的存在性證明 實驗分析： 徐瑞民等- 測定手三陰經(jīng)皮部經(jīng)脈線的生物物理學全息特征 結果 表明20例受試者均能測出與經(jīng)典手三陰經(jīng)相符合的實驗經(jīng)脈線 。胡翔龍等人利用紅外輻射成像技術 顯示出了300名健康志愿者十四 經(jīng)的紅外輻射軌跡 并認為其分布與皮膚微循環(huán)狀態(tài)密切相關。 朱兵等人的實驗運用生物磁測量方法，對中醫(yī)十二經(jīng)脈和奇經(jīng)八脈 的循行路線進行了一系列的探討。發(fā)現(xiàn)各經(jīng)脈伴隨有磁振動線出現(xiàn) 其循行線與經(jīng)脈大致相同。 經(jīng)絡的電學特性經(jīng)絡穴位具有低電阻特性： 20世紀50年代：日本中古義雄用干電池測得人體表有良導點， 且穴位與良導點是一致的。并進一步發(fā)現(xiàn)在良導絡中存在著 可以代表整條良導絡的良導點，

8、且與十二經(jīng)中原穴相對應。 20世紀70年代，國內楊威生等人用四電極法測量人體皮表電阻， 揭示出經(jīng)絡具有較低電阻率的客觀物性。本質根源：間液的相對含量較高是經(jīng)絡低組特性的根源。阻抗成像在經(jīng)絡定位中的應用經(jīng)絡定位的研究是經(jīng)絡研究中的突破口，也是中醫(yī)現(xiàn)代化的關鍵所在。而以經(jīng)絡的低電阻抗特性為切入點，利用磁探測電阻抗成像在功能層面對經(jīng)絡的位置進行探測為經(jīng)絡探測提供了理論上的突破口。 阻抗成像在經(jīng)絡定位中的應用MDEIT 系統(tǒng)由數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)及圖像重構兩大部分組成。數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)主要由用于激勵的電極、穩(wěn)定的交流激勵源、感應線圈、 高精度的測量電路、相應控制電路及計算機系統(tǒng)組成的數(shù)據(jù)采集與處理 單元圖像重建在計算機執(zhí)行，圖像重建的本質就是求解逆問題。逆問題求解方法：（1）確定性方法擬牛頓法，最速下降法等。 （2）隨機性方法（蒙特卡羅方法)搜索方向 和步長具有隨機性遺傳算法，模擬退火法等。阻抗成像在經(jīng)絡定位中的應用磁探測測量系統(tǒng)：仿真結果用其仿真導體棒，二維圖如下： 謝謝！參考資料：1、Gabrid