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

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(nèi)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(zhì)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(zhì)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(zhì)。原理：生物大分子的拉曼光譜——拉曼效應——光照射到物質(zhì)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(jié)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原理：當相參雷達系統(tǒng)的信號碰到運動目標時，返回信號的載頻會移動，即所謂的多普勒效應。這個多普勒頻移反映了目標徑向運動的速度。如果目標或者目標上的結(jié)構(gòu)部件還伴有振動或者轉(zhuǎn)動，則雷達回波除了有通常的多普勒頻移調(diào)制外，還會產(chǎn)生額外的頻率調(diào)制，即在目標多普勒頻率信號附近產(chǎn)生一個附加的邊頻或邊帶，這個額外的頻率調(diào)制，人們把它叫做微多普勒效應應用：（1）救援：地震、火災、事故中的搜救。(2)安保：保安、邊界巡邏、安檢。(3)醫(yī)學：非接觸式體征測量、醫(yī)療、家庭護理。(4)體育：運動員特征狀態(tài)分析。等等無線電生物雷達探測超聲波掃描儀——根據(jù)調(diào)制類型不同可分為：A超（幅度），B超（輝度），M超，彩超等。原理：超聲波在人體遇到密度不同的組織界面——產(chǎn)生反射波——回波，臟器發(fā)生形變或者有異物時，由于形狀，位置，聲阻抗的變化，回波的位置和強度也發(fā)生變化超聲波生物探測

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(zhì)從而得出生物本體的相關性質(zhì)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。基本原理：根據(jù)人體內(nèi)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(qū)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(jié)構(gòu)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：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(gòu)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，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(gòu)出電導率分布圖像。磁探測電阻抗成像MDEIT成像的過程實質(zhì)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(jié)構(gòu)、阻抗分布、激勵信號的源參數(shù)，求解模型內(nèi)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建成像體的電導率分布。重構(gòu)步驟兩個步驟進行：一、根據(jù)磁感應強度信息重構(gòu)出電流密度分布（B→J）——畢奧-薩伐爾定律