• 頭條創新的UNMR淺層成像磁體系統,提高燒傷深度判斷的準確率
    2019-06-20 作者:賀中華 等  |  來源:《電工技術學報》  |  點擊率:
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    導語重慶郵電大學生物信息學院賀中華,重慶大學輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室何為、賀玉成、徐征等,設計了一種用于燒傷深度判斷的單邊核磁共振淺層成像磁體系統,對該磁體系統的單邊磁體結構、平面梯度線圈、射頻線圈以及射頻屏蔽進行了優化設計。

    在日常生活及一些特殊工作中,稍有不慎就會發生燒燙傷事件,對當事人的人身及生活造成負面影響。燒燙傷是外科當中很重要的內容,其中燒傷深度判斷是重點也是難點,因為只有燒傷深度判斷正確才能計算補液量及后續治療事宜。

    創新的UNMR淺層成像磁體系統,提高燒傷深度判斷的準確率

    目前,臨床上燒傷深度判斷應用最廣的方法是燒傷科醫生依靠經驗與肉眼觀察進行判斷,該方法主觀粗略、準確率不高,同時也尚無合適的檢測設備診斷燒傷后皮膚內部組織的康復狀況。為此多國研究人員提出了多種燒傷深度判斷的方法,包括病理活檢診斷、熒光檢測、激光多普勒成像、紅外熱成像、光譜檢測等。

    然而,這些方法大多以創面愈合時間作為參照標準,診斷較為主觀,而金標準病理活檢診斷是有創的?,F有醫學成像診斷技術如磁共振成像(MRI)、計算機斷層成像(CT)等因各自局限性未見用于臨床燒傷診斷。

    例如B超成像需要涂抹耦合劑接觸燒傷創面;CT使用X射線為激勵源,對人體有傷害,不能對病人進行多次測量;醫用核磁共振系統不僅體積較大,費用昂貴,而且毫米級的分辨率不足以對皮膚進行分層測量。因此,臨床上迫切需要一種診斷設備來量化燒傷患者的燒傷深度和恢復程度,以準確制定治療和康復方案。

    重慶郵電大學生物信息學院賀中華,重慶大學輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室何為、賀玉成、徐征等,設計了一種用于燒傷深度判斷的單邊核磁共振淺層成像磁體系統,對該磁體系統的單邊磁體結構、平面梯度線圈、射頻線圈以及射頻屏蔽進行了優化設計。

    創新的UNMR淺層成像磁體系統,提高燒傷深度判斷的準確率

    采用該磁體系統對橡皮模型和豬皮燒傷模型進行成像實驗,獲得了兩種模型的二維成像。結果表明:由該磁體系統獲得的圖像與橡皮實驗模型的形狀相似,且圖像中不同燒傷深度部分和正常對照部分的信號強度呈鮮明對比,初步證明該文設計的單邊磁共振淺層成像磁體系統可用于皮膚燒傷深度的檢測,為皮膚燒傷深度的判斷提供了一種檢測方法與設備。有關研究成果發表于2019年《電工技術學報》第3期,論文題目為“皮膚燒傷深度檢測的單邊核磁共振淺層成像磁體系統”。

    據了解,單邊核磁共振技術已廣泛應用于食品分析和質量控制、材料科學和地球物理等領域,其特點是磁體結構開放、體積較小、便于移動,能夠在任意位置從任意角度對物體進行無損檢測,因此可方便地對人體任意位置的皮膚進行檢測,且單邊磁體可在局部區域形成較強梯度磁場,使得空間分辨率較高,便于皮膚分層測量。

    然而單邊MRI磁體設計尚未形成統一的方法,國外已經實現成像的磁體大都是通過不斷的實驗來得到所需的磁體結構,而國內的研究學者雖然提出了一些優化方法來設計磁體,但未見實際的成像報道。

    重慶郵電大學及重慶大學的研究人員設計的這種用于燒傷深度判斷的UNMR淺層成像磁體系統,包括一個開環簡化的Halbach磁體以產生相對均勻的水平主磁場、目標場逆方法設計的平面梯度線圈和平面射頻線圈以及射頻屏蔽。同時,采用該UNMR磁體系統對橡皮字母模型和豬皮燃燒模型成像,二維成像的結果驗證了該設計方法的可靠性。

    創新的UNMR淺層成像磁體系統,提高燒傷深度判斷的準確率

     

    后續的工作包括:采取壓縮感知等成像方法減少成像時間,降低磁體系統的尺寸和重量以便于實際使用,增加恒溫設備以提高磁體系統的主磁場穩定性,采集更多參數例如皮膚深度-擴散系數圖譜等來評估燒傷深度等。

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