电阻抗体层成像(EIT)技术对自发性脑出血实时监护的可行性实验研究

来源 :第四军医大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:qsk
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电阻抗成像技术最早在70年以前就被用于地质学研究。在工业上该技术被用于材料探伤领域,甚至有人试探用该技术探查木材内部的结构。我们的焦点主要集中在医学研究领域的探索。我们今天熟悉的电阻抗断层成像(EIT)这个名字,在1986年谢菲尔德大会上是被否决掉了的,因为这一技术并不能形成准确的身体断层扫描图像。在探查范围内的任意一点的电阻抗发生变化,都会引起目标物体的总体电阻抗变化。在EIT技术发展的早期,研究者们试图简化该技术重构目标物体结构的运算方法,但是这些尝试无一例外地限制了成像的精确性。今天,虽然EIT技术得到了充分发展,甚至在部分医学专业已经有比较成熟的临床前实验经验,但是对于人类脑部器质性疾病的检测而言,因为人类头部解剖结构十分复杂,人头部的头皮、颅骨、脑膜等层状结构对EIT输入电流的分流作用使真正能够进入到大脑内部的电流非常微小,故该技术难以检测到脑内病变的变化(虽然脑部的异常电活动可以引起EIT检测图像的变化);除此以外,因为生物体具有自身不稳定性,时常会出现轻微的波动,而即使是非常轻微的生理指标变化也会引起EIT监护图像的变化,故该技术对脑部器质性疾病的实时检测一直停留在物理模型研究阶段,难以实现突破。在本研究中,我们以自发性脑出血模型为例,将我们最新研发的EIT监护系统(FMEIT-5)对自发性脑出血实时监护的可行性做了实验性探索,现将我们的研究摘要叙述如下。实验一EIT二维实时监护图像对脑出血物理模型监护的研究目的以脑出血物理模型为研究对象,以脑出血造成的局部低阻抗液体积聚和组织内压力变化所引起的头部整体电阻抗变化规律为研究对象,研究FMEIT-5型EIT二维实时监护图像对脑出血物理模型监护的可行性,为进一步动物实验创造条件。方法步骤一:建立脑出血物理模型的物理框架,以4%琼脂块铸造中央带一凹陷的椭圆柱状琼脂块;步骤二:在琼脂块外围围绕多层分别模拟颅骨等层状结构的高阻抗板层结构,并在间隙中灌入生理盐水代替脑脊液和头皮;步骤三:在最外层绝缘壁上安置电极16支,开始监测后,分别以不同量的生理盐水和不同重量的绝缘体重物放置入琼脂块的中央凹内,观察EIT实时监测图像的变化。结果EIT实时监护图像随琼脂块内异物的变化而变化,当滴入生理盐水时,EIT图像随盐水含量的增加而出现局部逐渐扩大的阻抗下降区域;当放入绝缘重物时,EIT图像随重物量的增加也出现了局部逐渐扩大的阻抗下降区域,变化强度随异物的量而递增。结论FMEIT-5型EIT监护系统可以灵敏的检测到人头部物理模型中的不同阻抗异物的变化。实验二家兔自发性脑出血模型的建立目的建立家兔自发性脑出血模型,为进一步动物实验创造条件。方法步骤一:取成年家兔,以6%水合氯醛麻醉后,俯卧位固定于兔头固定架上;步骤二:在兔头顶正中bregma点周围用剪刀切去一圆形皮肤缺损,止血,清除皮下组织彻底曝露颅骨后;步骤三:以口腔钻切割颅骨,在bregma点旁开3mm后移3mm的位置钻一圆形竖直小孔,直径小于1mm,维持硬脑膜完整;步骤四:七型胶原酶6ul,用微量进样器盛取,缓慢进针(自颅骨表面开始下行12mm),在5分钟内缓慢注射入兔脑组织内,停针2分钟后缓慢拔针;步骤五:放松家兔于自然体位,待其苏醒,进行行为学观察,4小时后处死家兔取脑浸泡于固定液中,24小时后冠状位切脑观察,并行组织病理学检查。结果家兔于清醒后匍匐于地面,懒动;人为惊扰家兔,可见胶原酶注射侧的对侧肢体不能伸直,口舌歪斜;取脑固定后冠状切片,可见脑纹状体区的内囊部位有明显出血灶;组织切片显示有大片红细胞漏出于血管外。结论我们的方法可在4小时内造成家兔内囊部位的出血,效果稳定。实验三电阻抗体层成像(EIT)技术对自发性脑出血实时监护的可行性动物实验研究目的在动物实验性自发脑出血模型的基础上,研究FMEIT-5型EIT二维实时监护图像对脑出血物理模型监护的可行性。方法步骤一:将家兔麻醉后安置于固定架上,在其头顶部周围放置FMEIT-5型EIT仪器的16支电极,与皮肤接触部位用导电胶均匀涂抹,在注射胶原酶前先检测30分钟,测定家兔基础状态;步骤二:建立脑出血物理模型,注射胶原酶后用骨腊迅速封堵注射孔,拭干骨组织及其他软组织表面;步骤三:FMEIT-5型EIT监护家兔,不同组分别监护30分钟,1小时,2小时,4小时;步骤四:处死家兔取脑浸泡于固定液中,24小时后冠状位切脑观察,并行组织病理学检查。结果EIT实时监护图像在胶原酶注射前维持稳定,在胶原酶注射后约15分钟开始产生缓慢的阻抗升高的变化,并随时间的增加而加强,出现局部逐渐扩大的阻抗上升区域;病理学检查显示兔脑出血大小随出血时间的延长而递增。结论FMEIT-5型EIT监护系统可以灵敏的检测到家兔自发性脑出血模型的脑部阻抗变化。实验四电阻抗体层成像(EIT)技术与CT技术对脑出血动物模型监护的对比研究目的在动物实验性自发脑出血模型的基础上,研究FMEIT-5型EIT二维实时监护图像和传统CT监护对脑出血动物模型监护的敏感性比较。方法步骤一:将家兔麻醉后安置于固定架上,在其头顶部周围放置FMEIT-5型EIT仪器的16支电极,与皮肤接触部位用导电胶均匀涂抹,在注射胶原酶前先检测30分钟,测定家兔基础状态;步骤二:建立脑出血物理模型,注射胶原酶后用骨腊迅速封堵注射孔,拭干骨组织及其他软组织表面;步骤三:FMEIT-5型EIT监护家兔,待到EIT监护画面出现显著的裸眼可辨的变化为止,立即处死家兔,在10分钟内进行CT(分辨率0.1mm)检测。结果EIT实时监护图像在胶原酶注射前维持稳定,在胶原酶注射后约15分钟开始产生缓慢的阻抗升高的变化,并随时间的增加而加强,当出现局部裸眼可辨的变化区域时,CT检查不能检测到异常。结论FMEIT-5型EIT监护系统可以灵敏的检测到家兔自发性脑出血模型的脑部阻抗变化,且其敏感性要高于依赖密度差异的CT检查的敏感性。
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