生物电阻抗成像在颅内压无创检测仪器中的原理研究

　　颅内压(ICP，Intracranial Pressure)是指颅腔内容物对颅腔壁产生的压力，又称脑压。颅内压的增高是颅脑疾病中经常出现的、并且是使病情严重甚至引起死亡的并发症。在临床上，只要涉及到颅脑，都把颅内压作为一项重要的参考指标。能否实时动态地观测颅内压的变化，从而在继发性损害症状明显之前采取有效的措施，已成为临床工作的迫切需要。

　　目前，检测 ICP 的仪器多数是把传感器置于颅内直接检测。这种检测虽然精确度高，但颅内植入和受感染的危险性很大，根本无法长时间的连续监护。若能实现颅内压的无创伤监测，不仅使颅内压的临床监护变得方便、安全，也使颅脑病患者监测中免遭痛苦和危险。

　　颅内的各种病变必然会引起病变区域的电阻率发生变化，种种病变因素都将引起颅内区域阻抗变。由于对病情发展的不同阶段，脑阻抗表现出了不同的特征，因此可以利用测量脑阻抗来发现病情的变化。

　　生物电阻抗检测具有无创伤、安全、价格低廉且操作简便等优点，正好符合颅内压检测的迫切要求，因此利用生物电阻抗方法对颅内压实施检测和对预告病情的发展情况有很大的研究价值。

　　1 阻抗测量

　　为了避免输入和输出的干扰，在这里采用四电极法(如图 1)，一对电极输入电流，另一对电极引出被测部位的电压。

　　测出在三个频率下的生物组织阻抗，就可以根据 Cole-cole 阻抗值和 Schwan 提出的频散理论公式解出其相应的电阻抗参数 α、R∞、R0和 fc等，也就知道了脑电阻抗值[1~5]。

　　实际阻抗测量仪器的基本结构框图如图 2 所示，计算机系统是整个测量仪器的控制和处理中心，测量过程的自动控制，数据的处理和打印都在计算机的控制下来完成。

　　在这里由计算机控制程控信号发生器产生不同频率的正弦信号，这一信号经恒流源电路转换成电流激励，再通过电极作用于待测对象，从被测对象出来的信号，经放大器放大、AD 转换，最后送到计算机进行数据的分析和处理。

　　2 电阻抗法监护颅内压原理

　　目的是通过检测脑阻抗的变化来代替检测颅内压的变化，通过测量脑的阻抗变化来监视颅内压的变化，实现颅内压的无创监护。

　　颅内压是力学参数，而生物阻抗是电学参数，它们之间没有直接关系。但颅内压的变化总是伴随着颅内部分区域介质的电导率的变化，从而引起颅内阻抗的变化，如图 3 所示。

　　下面分析颅内压增高过程对于颅内阻抗的变化情况。可以把脑阻抗 Z 分为两部分：基础阻抗 Z0，交流阻抗 ΔZ，如图 3 所示[6,7]。