[發明專利]使用微波監測身體

在審

• 申請號: 201580044285.1
• 申請日: 2015-06-22
• 公開（公告）號: CN107072536A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 比約恩·克里斯蒂安·奧斯特伯格;斯蒂芬·威廉姆斯;斯韋恩·謝蒂爾·杰克布森
• 申請（專利權）人: 安全電子集團股份有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/0295;A61B5/03;A61B5/05
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙)31239
• 代理人: 余文娟

本發明涉及一種用于非侵入性測定身體的組織和器官的生理性質和病況的方法與設備，例如腦部，特別是通過測量所述腦部搏動的特性。

通常，可通過使用磁共振成像(MRI)掃描或計算機X射線斷層掃描(CT)對身體的相關部位進行成像(即構建不同組織的可視化圖)來辨識對于身體各部位的損傷或身體各部位的病理，例如腦病理，諸如蛛網膜下出血或中風。

MRI利用核磁共振在身體的原子的原子核中的性質來提供可在三個維度生成的圖像。該設備非常龐大和笨重，而且還要求非常大的、大功率的磁體。這樣的掃描儀不是便攜式的。因此，MRI掃描儀在它們的使用方面是受限的，因為它們只能在醫療機構的專用單位中使用。

此外，MRI掃描儀要求患者被放置在一有限的空間內并保持靜止達數量級為約15到90分鐘之間的一延長的時間長度。在很多情況下，最小化治療時間對于增加治療的有利結果是至關重要的；MRI掃描儀所花費的時間長度與這個目標并不相符。

CT掃描儀利用電離輻射(例如X射線、γ射線、或正電子)源。在它們穿過身體后檢測所述電離輻射，從而構建所掃描區域的斷層圖像。

存在一些缺點與CT掃描儀相關聯。特定地，電離輻射的使用帶來了癌癥風險的增加。此外，CT掃描儀很笨重(即使便攜式掃描儀也是體積龐大且笨重不利運輸)且昂貴。

因此，存在對于便宜和輕量(高度便攜)的設備的需要和對應的方法，它們可快速檢測身體是否有問題，特別是腦部，且它們不會使患者暴露于電離輻射。

微波成像技術方面的最新進展顯示其適用于無損測試方面中的潛力，包括醫學領域。

在這樣的技術中，微波設備將微波輻射施加至到成像物體。當輻射傳輸通過所述物體時，待成像的物體對微波電磁場產生影響。電磁場的這樣的變化有關于衰減、反射、和衍射。這些過程都取決于所調查物體的介電常數和電導率的空間變化。介電常數測量當在電介質(可由所施加的電場所極化的電絕緣體)中形成電場時遭遇多少電阻。另一方面，電導率測量材料導通這樣的電流的能力。

衰減是由于介電傳播(微波在電場中傳播的方式)在各種類型的組織中強度的逐漸損傷。這樣類型的組織的復介電常數的所誘導的變化繼而在不同組織之間的接口處創建反射。這反射導致在特定部位處的組合的反向傳播和部分透射的波，即衍射。

流向腦部的血流不穩定；它與心跳同步變化。由于腦部被封閉在一有限的容積內(顱骨)，變化的血壓導致腦部搏動。腦部的這個特性稱為搏動，或顱內脈動。正常靜止的成人的心率范圍為每分鐘60到80次。運動或壓力后，心臟可跳動得更快。因此，腦部搏動頻率為1赫茲或以下的數量級。

腦部的搏動可受到各種醫療性病況的影響，特別是腦血管病理，例如，諸如蛛網膜下出血或中風。因此，對腦部搏動特性的測量可用做這些(和其他)腦血管病理的指標。

根據本發明的第一個方面，此處提供一種測定腦部的第一部分的搏動特性的方法，包括：發送微波脈沖至所述腦部的所述第一部分；接收對應于所述脈沖的檢測的信號；并處理所述信號。

所檢測到的脈沖可以是從所述腦部的所述第一部分反射出來的反射的脈沖，或可以是傳輸通過所述腦部的所述第一部分的脈沖。

優選地，所述微波脈沖是超寬帶微波脈沖。此處，“超寬帶”具有本領域中已知的標準含義，即發射的信號帶寬超過500MHz或中心頻率的20％中較小者的脈沖。超寬帶脈沖特別適合，因為它們可短距離(例如，傳播達到身體里的約10cm處)和可具有低功耗(例如，-10到-30dBm)。

優先地，所確定的所述特性是所述腦部的所述第一部分的搏動(脈動)的頻率。可選地或附加地，所確定的所述特性是所述腦部的所述第一部分的搏動(脈動)的幅度。可選地或附加地，所述特征可以是腦組織的運動的模式或特性。

優先地，所述方法還包括確定所述腦部的第二部分搏動的特性并且與所述腦部的所述第一部分的搏動特性相比較。此處，所述腦部的所述第一部分和所述第二部分可以是所述腦部中任何兩個空間分離的區域。例如，所述腦部的所述第一部分可以是腦部半球中一個的一部分，且所述腦部的所述第二部分可以是所述腦部相對的半球的一部分。可選地，所述腦部的所述第一部分可以是所述腦部前面(前部)區域的一部分，且所述腦部的所述第二部分可以是所述腦部后面(后部)區域的一部分。

對所述腦部的第二部分的各搏動特性的比較可用于指示特定腦部病理的存在或不存在。例如，在對于所述腦部的一部分的創傷性頭部損傷后，血流至顱骨可影響受損傷部分的搏動。受損傷部分和未受損傷部分的搏動之間的比較可允許確定特定腦部病理的存在或不存在。