用于确定组织状况的多频信号处理分类器的制造方法_5

文档序号:8946621阅读:来源:国知局
MHz至166MHz的频率范围内,被设计用于小数量的数据点的非 参数统计曼-惠特尼U测试指示在患有脑水肿的患者和患有脑血肿的患者的VEPS/CP测量 之间统计学显著差异。
[0110] 为了 W简要形式显示测量的结果,我们为每个对象计算两个参数P和丫。运两个 参数P和丫分别是在从26MHz至39MHz和从153MHz至166MHz的频率范围内的在表2中 所列出的具体频率处的VEPS/CP [度/cm]的所有值的总和。
[0111] 图5示出了因变于对象年龄的该研究的所有对象的P值。运表明,在健康个体中, 在0值和年龄之间存在很强相关性(R2 = 0. 6299),但在脑部患病的患者中,不存在与年龄 相关性(R2 = 1. 9E-5)。然而,还如从表2所确定的在健康志愿者和患有脑部状况的患者的 0值之间存在显著的统计学差异。令人感兴趣的是,健康个体的P值相对于年龄的曲线与 约77岁的水肿或血肿的病理脑部状况的曲线相交。运表明,单独的P值的测量值可有效 地检测年轻对象的脑损伤,但对老年患者将会失败。图6示出了因变于年龄的该研究的所 有对象的丫值。运表明,在健康个体中,在丫值和年龄之间存在相关性(R2 = 0. 2162),但 在脑部患病的患者中,不存在与年龄的相关性。此外,在健康和患病脑部之间似乎不存在随 着年龄的区别。然而,如表2和图6表明,在患有血肿和水肿的患者之间存在统计学显著差 异。令人感兴趣的是,P和丫参数与年龄相关性具有对于P和丫不同的标志(sign)斜 率。
[0112] 表2和图5与6示出了对脑部状况的诊断是在频率的P和丫范围内的两个VEPS 参数的函数。运提示我们,在图7中所示的多频分类器形态中显示的每个个体的数据可具 有诊断价值。图7显示了被表示为数据点的研究中的每个个体的P和丫参数。采用表 1中的对象编号来标识图中的每个数据点。显而易见的是,在图7的表示中,患有脑部状况 的患者从健康志愿者中脱颖而出并且水肿的疾病形态与血肿分离。图7具有标量分类器显 /J、- o
[0113] 表2.采用在频率的范围内的实验组和子组的VEPS/CP(度/cm)数据的曼-惠特 尼U测试的统计分析,其中在频率的范围之间发现P<0. 05的统计学显著差异。
[0114]
[011 引
[0116] 讨论
[0117] 在从DC到GHz的频率范围内的生物组织的复阻抗显示具有S个独特的分散 (dispersion) (Grimnes S.等人,"Bioimpedance and Bioelectricity Basics(生物阻 抗和生物电基础)"(2000),Academic Press,美国)。S个主要电介质分散的介电常数 和导电率已被标记为a、P和丫。它们分别在从DC通过MHz到GHz的增加的频率处发 生。a分散由带电细胞膜表面周围的松弛的抗衡离子气氛周围的相反离子气氛中的弛 豫(relaxation)引起,P分散由麦克斯韦-瓦格纳弛豫产生,麦克斯韦-瓦格纳弛豫是 在包含两种不同的电介质之间的边界的材料中发生的界面弛豫过程,W及丫分散由组 织内的游离水的弛豫产生(Schurer, L.等人"Is postischaemic water ac州mulation related to delayed postischaemic hypoperfusion in rat brain?(老鼠脑部中的 局部缺血后积水与延迟的局部缺血后灌注不足有关?)"(1998),Acta Neurochirurgica 94(3-4):150-154)。
[0118] 生物组织的谱特性的测量提供了关于生物组织的组成的结构和变化的信息,特别 是细胞内液和细胞外液之比。已在半个世纪前建议使用生物电阻抗测量来检测体内的水含 量和水肿(Mo;rucci,J.P.等人"Bioelectrical impedance techniques in medicine (医 学中的生物电阻抗技术)"(1996),Critical Reviews in Biomedical Elngineering 24(4-6):655-677 ;Nierman, D. M.等人"Transthoracic bioimpedance can measure extravas州lar lung water in acute lung injury (经胸生物阻抗可在急性肺损伤时测 量血管外肺水)"(1996) (1996),J Surg Res. 65 (2) : 101-8 ;Grasso, G.等人"Assessment of human brain water content by cerebral bioelectrical impedance analysis:A new technique and its application to cerebral pathological conditions (通过脑 生物电阻抗分析评估人脑水含量:一种新的技术及其到脑部病理状况的应用)"(2002). Neurosurgery 50巧):1064-1072)。生物电测量已演变成为被称作电阻抗断层成像技术 (EIT)的成像技术,该成像技术采用接触电极阵列来将子感觉电流注入到体内并测量电压 W产生组织的电阻抗的映射W用于各种医学成像应用(包括检测水肿)中化enderson,R. P.等人"Imped曰nee earner曰 for spatially specific measurements of thor曰x(用于 胸部的空间特定测量的阻抗相机)"(1978). I邸E Trans. Biomed. Eng. 25 (3) : 250-254 ; Webster, J. G. , Electrical Impedance Tomogra地y (电阻抗断层成像),纽约:Adam Hilger, 1990 ;Metherall, P.等人"Three-dimensional electrical impedance tomography( S 维电阻抗断层成像)"(1996). Na化re 380:509 - 512 ;Newell, J. C?等 人"Assessment of acute pulmonary edema in dogs by electrical impedance imaging (通过电阻抗成像对狗的急性肺水肿的评估)"(1996) ? IEEE Trans Biomed Eng 43(2):133-8 ;0tten,D. M.等人"Cryosurgical monitoring using bi〇-impedance measurements-a feasibility study for electrical impedance tomography(利 用 生物阻抗测量的化温外科监控-电阻抗断层成像的可行性研究)"(2000). lEEE-Trans of Biomedical Eng 27 (10) : 1376-1382 ;Lionheart, W.民."EIT reconstruction algorithms:pitfalls,challenges and recent developments(EIT 重建算、法:陷阱、 挑战和最近的发展),,(2004) .Physiol Meas 25:125-142 ;Holder,D.S. "Electrical impedance tomography:methods, history and applicatio打s (电阻抗断层成f象:方、法、历 史和应用)"口005). London:I0P Publishing Ltd 456 ;Tang,T?等人"Quantification of intraventricular hemorrhage with electrical impedance tomography using a spherical model (利用球状模型通过电阻抗断层成像的屯、室内出血的量化)"(2011). Physiol. Meas. 32(7) :811-21)。采用非接触电线圈,通过磁感应的生物电测被认为是接 触电极测量的有价值的替代(Tarjan,F.P?等人"Electrodeless measurements of化e effective resistivity of the human torso and head by magnetic induction(通 过磁感应对人体躯干和头部的有效电阻率的无电极测量)"(1968). IEEE Trans. Biomed. Eng. 15:266 - 78 ;Netz J.等人"Contactless impedance measurement by magnetic induction-a possible method for investigation of brain impedance( iM 磁感应的无接触阻抗测量-用于脑阻抗的调查的可能的方法(1993). Physiol. Meas. 14:463 - 71 ;Griffiths H.等人"Magnetic induction tomography--a measuring system for biological materials (磁感应断层成像-用于生物材料的测量系 统),,(1999).Ann.NY Acad.Sci.873:335 - 45;Al-Ze化ack,A?等人"A feasability s化dy of in vivo electromagnetic imaging(体内电磁成像的可行性研究)"(1993). Phys. Med. Biol. 38:151-160 ;Korjenevsky, A. V.等人"Progress in Realization of Magnetic Induction Tomography (磁感应断层成像的实现进展)"(1999) ? Ann NY Acad Sci.873:346-352;Griff;Uhs,比"Magnetic Induction tomography(磁感应断 层成像)"口〇〇l.)Meas.Sci.Technol. 12:1126-31 ;Scharfetter,H.等人"Magnetic induction tomography:Hardware for multi-frequency measurements in biological tissues(磁感应断层成像:用于生物组织中的多频测量的硬件)"(20(n). Physiol Meas. 22 (1) : 131 - 146 ;Soleimani, M.等人"Absolute Conductivity Reconstruction in Magnetic Induction Tomography Using a Nonlinear Method(利用非线性方法在磁感应 断层成像中的绝对导电率重建)"(2006),IE邸化3〇8 16化〇3111113容111容25(12):1521-1530 ;Hart, L. W.等人"A noninvasive electromagnetic conductivity sensor for biomedical applications (用于生物医学应用的非侵入电磁导电率传感器)"(1988),I邸E Trans. Biomed. Eng. 35:1011 - 22 ;Merwa,民.等人"Detection of brain oedema using magnetic induction tomography:a feasability study of likely sensitivity and detectability (利用磁感应断层成像的脑水肿检测:可能的夷敏度和检测能力的可行性 研究)"口004),Physiol. Meas. 25:347 - 57 ;Kao,H.P?等人"Correlation of permittivity and water content during cerebral edema(在脑水肿期间介电常数和水含量的相关 性)"(1999),I 邸E Trans. Biomed.Eng.46:l 121-8 ;Scharfetter,比等人"Biological tissue characterization by magnetic induction spectroscopy(MIS):requirements and limitations (通过磁感应光谱(MIS)的生物组织表征:要求和限制)"(2003). IEEE Trans. Biomed. Eng. 50:870 - 80)。感应测量不要求电极和正经受测量的皮肤或组织之间 的电流禪合。在用于水肿检测的脑导电率测量的特定情况下,顾骨并不代表对磁场的屏 障(Tar jan, F. P.等人"Electrodeless measurements of the effective resistivity of 化e human torso and head by magnetic induction(通过磁感应的对人体躯干和 头部的有效电阻率的无电极测量)"(1968). I邸E Trans. Biomed. Eng. 15:266 - 78 ;Netz J.等人"Contactless impedance measurement by magnetic induction-a possible method for investigation of brain impedance (通过磁感应的无接触阻抗测量-用 于脑阻抗调查的可能的方法)"(1993). Physiol. Meas. 14:463 - 71)。这就是我们为什么 为我们的技术选择非接触电磁测量。非接触式测量已发现在开发用于组织的电成像的替 代技术中的应用-磁感应断层成像(MIT)及其不同变型(Griffiths H.等人"Magnetic induction tomography--a measuring system for biological materials(石兹感 应断层成像-用于生物材料的测量系统(1999).Ann.NY Acad. Sci.873:335 - 45 ; Al-Zeiback, A.等人"A feasability study of in vivo electromagnetic imaging(体 内电磁成像的可行性研究)"(1993) ? Phys. Med. Biol. 38:151-160 ;Korjenevsky, A. V?等 人"Progress in Realization of Magnetic Induction Tomography (石兹感应断层成 像的实现进展),,(1999) .Ann NY Acad Sci.873:346-352 ;Griffi 化s,比"Magnetic Induction tomography (磁感应断层成像)"(2001.)Meas. Sci. Technol. 12:1126-31 ; Scharfetter, H.等人"Magnetic induction tomography:Hardware for multi-frequency measurements in biological tissues (磁感应断层成像:用于生物组织中的多频测 量的硬件)"(2001) .Physiol Meas. 22(1): 131 - 146 ;Soleimani,M?等人"Absolute Conductivity 民econstruction in Magnetic Induction Tomography Using a Nonlinear Method(利用非线性方法在磁感应断层成像中的绝对导电率重建)"(2006),IEEE Trans Medical Imaging 25(12): 1521 -
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