[發明專利]一種測量人體肺部活性組織介電特性系統及其測量方法

有效

• 申請號: 201310092151.X
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103197146A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 王潔然;王化祥;徐曉;孫青;劉京
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R27/26
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發明屬于電測量領域，具體涉及一種測量人體肺部活性組織介電特性系統及其測量方法。

背景技術

生物組織的介電特性是生命固有的生物物理特性，組織的阻性和容性成分可隨加載電信號頻率的不同而發生較顯著變化。而人體組織的介電特性作為生命的一個重要的生物物理特性，成為探索生命奧秘的重要基礎之一。此外，由Jemal?A等在2011年發表于《臨床醫師腫瘤雜志》（CA?Cancer?J?Clin）第61卷第2期，69-90頁的論文《全球腫瘤統計報告》（Global?cancer?statistics）中顯示，肺癌目前是全球發病率和死亡率最高的惡性腫瘤，已成為嚴重威脅人類健康的疾病之一。而電阻抗層析成像（Electrical?Impedance?Tomography,EIT）技術因其安全、無損傷、低成本等特點可望成為臨床診斷肺癌的研究熱點。對肺癌組織與正常組織介電頻譜特性進行實驗測量并發現差異可為電阻抗層析成像技術提供先驗信息。因此，人體肺部活性組織介電特性的研究為從物理角度研究電磁場對生命的影響、臨床電磁治療和電磁成像技術提供理論依據和數據參考，對基礎醫學和臨床診斷具有重要的研究價值。

就生物組織的介電特性測量而言，它的研究開始于19世紀末，到20世紀八十年代才展開了較系統地研究：Gabriel等在總結前人研究的基礎上，研究了山羊部分組織在10Hz到20GHz頻率范圍內的介電特性，并將研究延伸到了人體組織，對人新鮮尸體的部分組織進行測量，并建立了相應的參數模型，1996年在《物理學在醫學與生物學中的應用》（Phys?Med?Biol）第41卷11期，2231-2293頁發表了題為《生物組織的介電特性：一、文獻調研》（The?dielectric?properties?of?biological?tissues:I.Literature?survey），《生物組織的介電特性：二、10Hz到20GHz頻率范圍內的組織測量》（The?dielectric?properties?of?biological?tissues:II.Measurements?in?the?frequency?range10Hz?to20GHz），《生物組織的介電特性：三、組織的介電譜參數模型》（The?dielectric?properties?of?biological?tissues:III.Parametric?models?for?the?dielectric?spectrum?of?tissues）的三篇文章。后來意大利應用物理學會根據Gabriel等的部分測量數據和參數模型建立了網站，用于估算人體10Hz到100GHz頻率范圍內的55種組織器官的介電特性參數，其中包括肺吸氣和肺呼氣狀態下的人體肺組織介電特性，成為目前進行相關研究主要依賴的網站。但由于是以動物離體組織和部分人尸體組織作為估算依據，所以準確性不能保證。此外，應臨床治療和診斷的電磁成像技術研究的需求，研究學者又展開了對癌變組織介電特性的研究，如2008年，Taehong?Kim等在19屆電磁兼容國際蘇黎世研討會（19th?International?Zurich?Symposium?on?Electromagnetic?Compatibility）上發表論文《婦女乳房脂肪組織、腫瘤組織和纖維—腺體組織介電特性研究》（A?study?of?dielectric?properties?of?fatty,malignant?and?fibro-glandular?tissues?in?female?human?breast.）（APEMC會議記錄第216-219頁），提出乳腺癌組織與正常組織具有不同的頻譜特性。后又有對脾臟腫瘤組織、肝癌組織介電特性的研究報道，但人體肺癌組織介電特性還沒有相關報道。