摘要：缺血性中风的主要治疗方法是溶栓治疗，但这种方法用于治疗出血性中风时会产生严重后果。目前，计算机断层扫描和磁共振成像是用来区分两种类型的中风，但这两种方法对院前急救是无效的。

 

方法：研制了一种新的基于电磁感应的兔脑诊断装置，用于非侵入性鉴别两种类型的中风。该装置包括两个线圈和一个相位差测量系统，该系统检测磁感应相移（MIPS）值，以反映组织的状况。家兔脑内注射自体血建立出血模型。双侧颈总动脉闭塞致家兔脑缺血。用我们的装置测量了两种动物模型。

 

结果：MIPS值随着注入时间的延长逐渐降低，随缺血时间的延长而增加。两种中风引起的MIPS变化完全相反，出血组和缺血组的MIPS变化绝对值显著高于正常对照组。

 

结论：该测试技术可以通过一种简单、廉价的仪器，以无创、连续和体积监测的方式区分缺血性中风和兔脑出血性中风。

 

 

背景：中风分为出血性和缺血性两种。随着全球人口老龄化和社会压力的加剧，这种疾病的发病率不断增加。缺血性中风（阻塞血流）占所有中风病例的80%，出血性中风（脑出血或脑表面）占剩余的20%。缺血性中风的早期溶栓治疗是一个既定的过程，但对出血性中风患者进行治疗可能是灾难性的。目前，计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）被用来区分出血性中风和缺血性中风。在缺血症状出现后立即开始溶栓治疗可以产生令人满意的结果。然而，等症状发作后这样的处理不宜采用超过4.5 h因为它的潜在好处不超过出血并发症的风险，随着时间的推移而增加。缺血性症状发作后的大部分时间都浪费在诊断仪器和影像检查的传输中，因此，只有1 - 8%的中风患者接受这种治疗。这一临床挑战促使开发新的和简单的院前方法，可以区分缺血性中风和出血性中风。多年来发展了几种区分缺血性中风和出血性中风的技术。多普勒超声可以准确地识别大脑动脉的状态（如狭窄、阻塞、痉挛或缺血），但不能排除由此产生的缺血区域的出血转化。电阻抗断层成像（EIT）被认为是一种可能的检测脑出血（ICH）动物模型的技术。然而，EIT需要通过电极颅骨接触注入电流，会降低检测精度。此外，目前超高电阻率颅骨难以通过，严重影响成像质量。近红外光谱（NIRS）检测出血性中风，因为血红蛋白吸收更多的近红外光比其他组织。在以前的研究中，一个手持红外光谱仪（红外线扫描、美国）用于检测引起的出血外伤，出血50例，敏感性为88%，特异性为90.7%。然而，这种方法只能用于检测少于2.5厘米深处的头皮和超过3.5ml以上的血肿。同一类型的心电图仪鉴别出28例出血患儿，其敏感性为100%，特异性为80%，但未能发现深部或早期出血。微波技术依赖于血液和其他组织之间存在显著的介电对比。以前的研究采用了两套微波测量系统和一个微波贴片阵列检测帽，检测45名患者（19例出血和26例缺血）和65名健康志愿者。这种微波方法可以区分出血和缺血性中风以及出血和健康状况之间的区别。然而，这种技术对天线和出血部位之间的转移极为敏感。此外，大脑中的微波衰减远大于磁场。因此，微波对深部出血不敏感。MIPS技术是基于电磁感应原理，测量感应磁场（IMF）对励磁磁场（EMF）的相位扰动。相位摄动与被测物体的电导率成正比。电导率的变化可以用MIPS技术来检测。出血和缺血都伴随着颅内组织的体积和成分的变化。考虑到这些变化会导致大脑整体电导率的变化，MIPS技术能够识别大脑中的病理状况。出血和缺血与病理状态相反。出血是实质性血管破裂引起的出血。早期出血可减少脑脊液（CSF）。当脑脊液代偿机制结束时，出血量的增加会显著增加颅内压（ICP）。缺血性中风可以是血栓型，其中一种病变或受损的脑动脉阻塞或栓塞，血栓（栓子）形成于大脑以外的某个地方。缺血导致神经元大量坏死并导致梗死。长时间缺血后坏死组织再也不能恢复。电导率随脑组织类型的变化而变化，从脑脊液和血液减少到灰质和白色物质。此外，当细胞处于不同的病理状态，如坏死和水肿时，电导率也会发生变化。在这种情况下，MIPS技术可以反映组织状况。国外对MIPS方法检测脑疾病的研究仍停留在物理模型和仿真实验的层面。我们一直致力于脑出血、脑缺血和脑水肿的MIPS检测研究，并进行了大量的动物实验。实验结果表明，随着出血量的增加，MIPS逐渐减小。本研究设计了一种新型线圈结构，用于测量家兔失血性或缺血引起的MIPS变化。特别是，我们的目的是通过这个简单的设备区分两种类型的中风。

 

方法: MIPS技术理论: 在MIPS技术中，测量的物体总是放在发射线圈和接收线圈之间，电流在发射线圈中产生一个主磁场。。这个主磁场然后在物体中产生涡流，进而产生二次磁场。接收线圈检测主磁场和次级磁场。

 

检测线圈：实验中使用了两个方形线圈（一个发射线圈和一个接收线圈）。线圈的中心之间的距离为d = 180毫米. 发射线圈产生一个通过测试物体（红球）产生电磁场（实线），从而产生一个IMF（虚线）。接收线圈接收电磁场和IMF的一部分。接收线圈只能接收一小部分电磁场，因为它们之间的距离太大。大多数IMF是由接收线圈接收的。方形线圈可以在两个线圈之间产生一个具有均匀灵敏度的区域。实验在无负载条件下的线圈组合的谐振频率确定为14.8 兆赫。当兔子的头放在线圈结构，谐振频率转移到16.4 兆赫。在这种频率下工作时，磁场强度和MIPS灵敏度都最大化。因此，在所有的实验中选择和使用16.4 MHz频率。

 

实验装置：一个afg3252任意波形发生器作为信号源。该发生器输出两个频率和相位相同的信号通道。一个信号的振幅为200 mVpp输入到功率放大器的射频仪器。放大器的输出端连接到发射线圈。接收线圈的输出信号连接到另一个输入端口。把兔子放在聚氯乙烯平板平台上。可以向上、向下、左右、向后移动。测量前，对平台的高度和水平位置进行了调整。把兔子的脑袋正好放在两个线圈之间。所有受试动物的几何位置都被仔细地保持，尽可能地相似于所有测量。

 

实验动物与分组：新西兰总共有20只（2–2.5 公斤重）被随机分为两组，出血和缺血组（n = 10 ）。为了减少杀伤和保持一致性，两组动物在输血或结扎前两小时分别各测量四只动物。输血或结扎前的数据作为对照组资料。随机抽取八只输血或结扎前的家兔作为对照组。

 

出血操作：考虑到ICH主要发生在内囊，我们通过自体血注入右内囊后肢建立内囊出血模型。家兔耳静脉注射聚氨酯（25%，5 毫升/公斤）麻醉。对于实验组麻醉药在第一次麻醉完成后就不再增加了由于测量时间不大于2 H。对照组，手术后2 h增加了3 毫升乌拉坦（25%）。因此，对兔头部正中纵切口，暴露前囟和冠状缝。从冠状缝前方1 毫米和中线前方6 毫米处钻一个孔（D = 1 毫米）。从后肢皮下静脉抽取2 毫升新鲜自体血。塑料管（D = 0.7 毫米）通过小孔引入到一个适当的深度（H = 13 毫米）。手术后，兔子被固定在平台上。调整兔子的位置，使它的大脑正好处在两个线圈之间。然后连接测量系统。用注射器泵，1 毫升自体血液是在一个恒定的速度注入内囊（1 毫升/小时）。实验装置同时测量了MIPS。输血前的数据作为基线数据。测量完成后，1 毫升1.5 mol/L KCl溶液注入兔耳静脉对其进行安乐死。

 

缺血操作：采用双侧颈总动脉永久结扎法建立缺血模型。家兔用聚氨酯耳静脉注射（25%，5 毫升/公斤）麻醉。在麻醉下，兔子的脖子被剃毛、消毒。切开颈正中皮肤，显露双侧颈总动脉， 使用两根1毫米的尼龙线打结，但不结扎。手术后，将兔子的头固定在平台上，放在两个线圈之间。一旦系统稳定，双侧颈动脉结扎。其次是同步测量MIPS 2h. 测量完成后，1 毫升1.5 mol/L KCl溶液注入兔耳静脉对其进行安乐死。

 

结果：用小波分解对每个动物的呼吸和心跳信号进行滤波处理。对缺血组和对照组每只动物的结果，MIPS数据在2小时同样分成42个连续的部分。然后确定各部分的平均值。这种处理方法基本上是相当于在每2.85分钟获得一个 MIPS数据。对各组动物资料进行平均，测定标准差（SD）。对于出血组每只动物的结果，MIPS数据在1小时注射同样分为21个连续的部分。这样的处理，基本上相当于每2.85 分钟或每0.047毫升注入血液获得一个MIPS数据。然后对各组动物资料进行平均处理。图x轴表示测量时间的结果，而y轴表示MIPS数据。

 

结论：脑缺血是一个重要的临床问题，当出血时会引起严重的后果。在这项研究中，一种新的线圈结构基于MIPS技术进行测试，以区分缺血性中风和出血性中风。两种脑中风动物模型的应用结果表明，随着出血量的增加，MIPS逐渐降低，但随着缺血时间的延长而增加。由于两种类型的中风，MIPS的变化趋势完全相反。出血组和缺血组的MIPS绝对值变化明显大于正常对照组。由于这两种类型的中风的MIPS变化的机制是不同的。早期出血时，脑缺血再灌注引起的脑组织减少是由脑脊液的调节作用引起的，其变化主要是由于早期出血时组织体积的改变所致。缺血引起的MIPS升高归因于组织成分的变化。在高频率下，主要是由组织中总离子含量的变化引起的。随着缺血时间的延长，组织中代谢产物的积累增加，导致阻抗小，但MIPS增大。各组动物实验结果的一致性较低，主要是因为两个线圈之间的兔头位置不能完全一致。样本之间的个体差异（例如，重量）可能是低一致性的另一个原因。一般来说，这只是一个试点研究，以验证这种方法的可行性，以区分两种类型的中风，需要做更多的工作。