基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置及其檢測方法，檢測裝置包括信號發(fā)生單元、發(fā)射天線與接收天線、信號采集單元和信號處理顯示單元。信號發(fā)生單元生成激勵信號和參考信號，發(fā)射天線將激勵信號定向發(fā)射，信號穿透腦組織，帶走腦出血病變信息，然后被接收天線捕獲；信號采集單元檢測出參考信號和接收信號，由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；信號處理顯示單元對兩路信號進(jìn)行比幅和鑒相。本發(fā)明裝置的檢測方法檢測顱內(nèi)組織的相對介電常數(shù)的變化，使得信號的傳輸系數(shù)發(fā)生變化，通過信號處理單元得出發(fā)射信號與接收信號之間的傳輸系數(shù)。本發(fā)明采用了寬帶技術(shù)，系統(tǒng)工作頻帶1.2GHz～2.1GHz，提高了檢測靈敏度和穩(wěn)定性。
【專利說明】
基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于寬帶天線技術(shù)的非接 觸腦出血檢測裝置及其檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 腦出血是指非外傷性腦實質(zhì)內(nèi)血管破裂引起的出血，發(fā)生的原因與高血脂、糖尿 病、高血壓、血管的老化以及吸煙等密切相關(guān)。世界衛(wèi)生組織研究表明，我國腦卒中發(fā)生率 正以每年約9 %的速率上升，其中腦出血占全部腦卒中的20 %~30 %，發(fā)病者月30 %死亡， 70%的幸存者中多數(shù)留有不同程度的運(yùn)動障礙、認(rèn)知障礙、言語吞咽障礙等后遺癥。腦出血 如果在早期得到治療，可以有效防止疾病的發(fā)展、傳變，并極大的減少中風(fēng)的后遺癥。治療 越及時，對患者的身體和病情恢復(fù)越好。因此實時地監(jiān)護(hù)腦出血的嚴(yán)重程度以及及時評價 腦出血的發(fā)展過程，是重癥監(jiān)護(hù)及搶救治療成敗的關(guān)鍵。
[0003] 目前使用較多的腦出血檢查方法有ICP(顱內(nèi)壓）測量推定法以及CT或MRI影像學(xué) 方法。ICP檢測方法需要將壓力傳感器放入顱內(nèi)，產(chǎn)生損傷，易感染，且無法推定顱內(nèi)壓的升 高是腦出血、腦缺血還是腦水腫。CT和MRI影像學(xué)方法，存在檢查滯后性，無法應(yīng)對早期的急 性腦出血，因此病人常常錯過治療的最佳時間而導(dǎo)致嚴(yán)重的腦損傷甚至死亡，且存在檢查 價格較貴、無法實施床旁和急救現(xiàn)場監(jiān)護(hù)等問題，所以當(dāng)前急需一種可以進(jìn)行有效連續(xù)床 旁監(jiān)護(hù)，非接觸，無創(chuàng)傷的腦出血檢測方法。
[0004] 正在發(fā)展中的磁感應(yīng)相移(MIPS)測量法具有小型化、非接觸和無創(chuàng)傷的特點，是 檢測腦出血較好的方法。但是由于在10MHz頻率附近，生物組織的電導(dǎo)率很小(O.ls/m~2s/ m)，因此由外界磁場產(chǎn)生的渦流非常弱，渦流產(chǎn)生的二次磁場也非常弱，導(dǎo)致磁感應(yīng)測量靈 敏度低、穩(wěn)定性差，且容易受到外界磁場、環(huán)境溫度、外界容積導(dǎo)體耦合等干擾。且該方法通 常采用單一頻點作為檢測依據(jù)，已受到隨機(jī)信號的干擾，誤差較大，檢測系統(tǒng)靈敏度和穩(wěn)定 性打不到臨床需求，很難有效的區(qū)分出腦出血的嚴(yán)重程度。
[0005] 本發(fā)明在理論分析與實驗研究基礎(chǔ)上，提出采用基于寬帶天線技術(shù)的非接觸電磁 感應(yīng)方法檢測腦出血嚴(yán)重程度，原理基于正常腦組織和血液具有不同介電性質(zhì)，從而產(chǎn)生 的不同電磁波傳輸特性。該檢測方法的靈敏度較高，穩(wěn)定性和一致性較好，且具有高度的實 驗可重復(fù)性。為腦出血的實時監(jiān)測和準(zhǔn)確、有效地評估腦出血的嚴(yán)重程度及腦出血的發(fā)展 過程提供了基礎(chǔ)條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服磁感應(yīng)相移(MIPS)法測量腦出血時靈敏度 低、穩(wěn)定性差，且容易受到外界磁場影響的缺點，而提出一種基于寬帶天線技術(shù)的非接觸的 腦出血檢測裝置及其檢測方法。
[0007] -種基于寬帶天線技術(shù)的非接觸的腦出血檢測裝置包括信號發(fā)生單元、發(fā)射天線 與接收天線、信號采集單元以及信號處理顯示單元。
[0008] 所述信號發(fā)生單元為射頻微波信號源，幅度、頻率和相位均可調(diào)。信號發(fā)生單元產(chǎn) 生激勵信號與檢測信號，分別傳輸給發(fā)射天線與信號采集單元。實際工作時，所述信號發(fā)生 單元輸出功率一定、頻率范圍為〇~3GHz、以掃頻模式運(yùn)行、頻率連續(xù)性變化的正弦波激勵 信號。
[0009] 所述發(fā)射天線與接收天線結(jié)構(gòu)一致，發(fā)射天線與接收天線均是專為本發(fā)明裝置設(shè) 計。設(shè)計該天線時基于以下思路考慮：天線輻射波束應(yīng)該覆蓋整個頭顱，且為避免外界干 擾，天線輻射方向為單向，波束寬度60度為宜；天線應(yīng)該具有較寬的工作頻帶，為整個檢測 系統(tǒng)采用寬帶技術(shù)提供支持;天線的面積應(yīng)該盡量小，易于集成于整個檢測系統(tǒng)中。綜合考 慮上述因素，通過仿真與實驗，最終選擇天線形式為側(cè)邊接地的微帶天線，天線整體長寬高 尺寸為49mm )( 24mm )( 14mm，福射層與接地層采用光刻印刷板制作，厚度分別為2mm，福射層 與接地層之間采用高密度泡沫填充，厚度l〇mm，福射層尺寸37mm X 16_，福射層其中一條寬 與天線整體的寬齊平布置。接地面尺寸49mm X 24mm，側(cè)邊接地墻采用自黏式銅箱，設(shè)置在所 述輻射層寬與天線整體的寬齊平所在的側(cè)邊。饋電點設(shè)置在天線整體的中部，穿透接地層、 高密度泡沫以及輻射層。采用了短路壁接地技術(shù)減小天線的面積，使得天線能較好的集成 于系統(tǒng)中，同時采用了超厚介質(zhì)層加大天線的帶寬，提高了檢測的靈敏度和穩(wěn)定性。
[0010] 所述信號采集單元包括混頻接收機(jī)以及A/D轉(zhuǎn)換器，混頻接收機(jī)接收由信號發(fā)生 單元輸出的參考信號和接收天線輸出的檢測信號，然后對信號進(jìn)行下變頻后通過A/D轉(zhuǎn)換 器變?yōu)閿?shù)字信號，發(fā)送給信號處理顯示單元。
[0011]所述信號處理顯示單元為一臺內(nèi)部帶有專用軟件的通用計算機(jī)，包括信號處理單 元與信號顯示單元，信號處理單元為帶有軟件的計算機(jī)逐級，對信號采集單元傳輸過來的 參考信號和檢測信號處理，采取VB編寫的專用軟件對兩組信號進(jìn)行鑒幅與鑒相，得到二者 的幅度差與相位差，從而得出所述發(fā)射天線與接收天線的傳輸系數(shù)，比較腦出血前后傳輸 系數(shù)的變化，可以監(jiān)視腦出血的嚴(yán)重程度，最后傳輸至給信號顯示單元進(jìn)行顯示。
[0012] 所述信號發(fā)生單元的兩個通道分別通過傳輸線與發(fā)射天線和信號采集單元的通 道連接，接收天線通過傳輸線連接到信號采集單元另一個通道。所述信號采集單元通過傳 輸線與信號處理顯示單元連接。所有的傳輸線均采用射頻同軸電纜。
[0013] 進(jìn)一步的，檢測裝置的工作頻帶這樣確定，系統(tǒng)裝置連接好之后，兩組天線傳輸系 數(shù)大于_30dB的頻率區(qū)間1.2~2.0GHz。在此寬頻帶內(nèi)，用于檢測腦出血的工作頻點數(shù)較多， 頻點間距合理，各頻點檢測結(jié)果之間的相關(guān)性較小，因此可以提高系統(tǒng)的檢測穩(wěn)定性。
[0014] 所述一種基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置的檢測方法，具體實施步驟 如下：
[0015] 1)將被測頭顱放置于發(fā)射天線和接收天線之間，調(diào)整天線位置與距離，使頭顱位 于天線中心連線上。信號發(fā)生器產(chǎn)生激勵信號與檢測信號，分別傳輸給發(fā)射天線與信號采 集單元，接收天線連接到信號采集單元另一個通道，所有的傳輸線均采用射頻同軸電纜。
[0016] 2)信號發(fā)生單元輸出功率一定、頻率范圍為0~3GHz、以掃頻模式運(yùn)行、頻率連續(xù) 線性變化的正弦波激勵信號。并將寬帶電磁信號定向發(fā)射，電磁波穿過整個腦部區(qū)域，然后 被接收天線捕獲。電磁波的傳播受到顱內(nèi)組織介電常數(shù)與電導(dǎo)率的影響，而血液的介電常 數(shù)與電導(dǎo)率異于正常腦組織，因此在腦出血前后，電磁波的傳播的幅度與相位將產(chǎn)生變化， 通過寬帶天線技術(shù)，可以在較寬的工作頻帶內(nèi)觀察到幅度與相位的變化。
[0017] 3)信號采集單元的混頻接收機(jī)接收由掃頻信號源輸出的參考信號和接收天線輸 出的檢測信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后發(fā)送給信號處理單元進(jìn)行處理。
[0018] 4)信號處理單元處理由所述信號采集單元傳輸過來的的參考信號和接收天線傳 輸過來的檢測信號，在整個工作頻帶內(nèi)，對參考信號與檢測信號進(jìn)行鑒幅與鑒相，得到二者 的幅度差與相位差，從而得出所述發(fā)射天線與接收天線的傳輸系數(shù)，通過比較腦出血前后 傳輸系數(shù)的變化，可以監(jiān)視腦出血的嚴(yán)重程度。
[0019] 隨著腦出血量的變化，傳輸系數(shù)的幅度與相位均會發(fā)生改變，且幅度與相位改變 值大小與個體相關(guān)，因此不單獨(dú)比較幅度或相位的變化量，而是采用傳輸系數(shù)歐氏距離來 反映腦出血量的變化，充分利用了矢量信號的幅度信息與相位信息，具體公式如式1:
[0021] 式中，Af為出血前后傳輸系數(shù)歐氏距離，為出血后傳輸系數(shù)的矢量值，1為出 血前傳輸系數(shù)的矢量值，|尾|為出血后傳輸系數(shù)的幅度值，|瓦|為出血前傳輸系數(shù)的幅度值， Θa為出血后傳輸系數(shù)的相位值，Θb為出血前傳輸系數(shù)的相位值。
[0022] 5)顯示單元將得到的結(jié)果進(jìn)行實時顯示，通過歐式距離的變化量來判斷腦出血的 嚴(yán)重程度和發(fā)展變化。
[0023] 本發(fā)明提出的基于寬帶天線技術(shù)的非接觸式腦出血檢測方法，主要依據(jù)血液的介 電常數(shù)與電導(dǎo)率與正常腦組織不同，通過電磁感應(yīng)影響電磁波的傳輸，從而使得該系統(tǒng)天 線傳輸系數(shù)的發(fā)生變化，并根據(jù)傳輸系數(shù)的變化值來檢測腦出血的變化。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點在于兩個方面：一是采用了寬帶技術(shù)，系統(tǒng)工作頻率1.2GHz~ 2.0GHz，取樣間隔5MHz，在工作頻率內(nèi)有261個頻點，最終腦出血嚴(yán)重程度的鑒別正是通過 261個頻點的傳輸參數(shù)綜合得出，寬帶技術(shù)的使用，避免了磁感應(yīng)相移(MIPS)測量法單個頻 點隨機(jī)誤差大、最佳測量頻率難以確定的缺點；二是采用了矢量鑒別技術(shù)，通過傳輸參數(shù)檢 測腦出血過程中，綜合采用了傳輸參數(shù)的幅度與相位，通過計算傳輸系數(shù)的歐氏距離，減小 了腦出血個體差異帶來的影響，更好的從測試參數(shù)中挖掘了有用信息。因此本發(fā)明能夠較 好提高非接觸式腦出血檢測裝置靈敏度和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明提供的基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； [0026]圖2為本發(fā)明采用的矢量值歐氏距離計算方法的示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明提供的用于發(fā)射與接收腦出血探測信號的微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖4為腦出血檢測裝置的有效工作頻帶示意圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明實施例提供的檢測家兔腦出血實驗獲得的其中一只家兔的寬帶范圍 內(nèi)傳輸系數(shù)歐氏具體與出血量關(guān)系曲線示意圖，
[0030]圖中：1為信號發(fā)生單元，2-1為發(fā)射天線，2-2為接收天線，3為信號采集單元，3-1 為混頻接收機(jī)，3-2為A/D轉(zhuǎn)換器，4為信號處理顯示單元，4-1為信號處理單元，4-2為信號顯 示單元。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題 范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知 識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0032] 實施例1:
[0033] 本實施例公開一種基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置，包括信號發(fā)生單 元1、發(fā)射天線2-1與接收天線2-2、信號采集單元3與信號處理顯示單元4組成。
[0034] 具體的裝置結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)本實施例優(yōu)選以下型號:所述信號發(fā)生單元1為矢量信號 發(fā)生器，采用市購的AV1441信號源，該信號源具有發(fā)射信號頻率范圍寬，頻率分辨率與精度 高，以及相位噪聲低等優(yōu)點，能實現(xiàn)線性掃頻輸出，同時能等幅同相輸出參考信號，能夠滿 足本裝置系統(tǒng)的需求。
[0035] 所述發(fā)射天線2-1與接收天線2-2是專為該測試系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計該天線時基于以下 思路考慮:天線輻射波束應(yīng)該覆蓋整個頭顱，且為避免外界干擾，天線輻射方向為單向，波 束寬度60度為宜;天線應(yīng)該具有較寬的工作頻帶，為整個檢測系統(tǒng)采用寬帶技術(shù)提供支持； 天線的面積應(yīng)該盡量小，易于集成于整個檢測系統(tǒng)中。綜合考慮上述因素，通過仿真與實 驗，最終選擇天線形式為側(cè)邊接地的微帶天線，天線整體長寬高尺寸為49mm )( 24mm )( 14_， 輻射層與接地層采用光刻印刷板制作，厚度分別為2mm，輻射層與接地層之間采用高密度泡 沫填充，厚度l〇mm，福射層尺寸37mm )( 16mm，福射層其中一條寬與天線整體的寬齊平布置。 接地面尺寸49mm X 24mm，側(cè)邊接地墻采用自黏式銅箱，設(shè)置在所述輻射層寬與天線整體的 寬齊平所在的側(cè)邊。饋電點設(shè)置在天線整體的中部，穿透接地層、高密度泡沫以及輻射層。 微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖具體參見圖3,采用了短路壁接地技術(shù)減小天線的面積，使得天線能較 好的集成于系統(tǒng)中，同時采用了超厚介質(zhì)層加大天線的帶寬，提高了檢測的靈敏度和穩(wěn)定 性。
[0036]所述信號采集單元3采用市購型號為Agilent 34970A的數(shù)據(jù)采集器，該采集器采 集速率快，采集精度高，可同時采集兩個通道的矢量信號，且可擴(kuò)展性強(qiáng)，適用于本發(fā)明裝 置的使用。
[0037] 所述信號處理顯示單元4包括信號處理單元4-1和信號顯示單元4-2。信號處理單 元4-1主要構(gòu)架是基于VB語言的矢量信號計算程序，參考信號與檢測信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器 后變?yōu)閮陕窋?shù)字序列，在軟件中進(jìn)行FFT運(yùn)算，得到信號的幅度與相位，然后將兩路矢量信 號進(jìn)行差值運(yùn)算就得到傳輸系數(shù)，然后以〇ml出血量的傳輸系數(shù)作為基準(zhǔn)值，分別用lml、 2ml和3ml的傳輸系數(shù)與0ml的傳輸系數(shù)做矢量差值，得到不同出血量條件下傳輸系數(shù)的歐 式距離，最后信號顯示單元4-1將其實時顯示出來。
[0038]所述信號發(fā)生單元4-1的兩個通道分別通過傳輸線與發(fā)射天線2-1和信號采集單 元3的通道連接，接收天線2-2通過傳輸線連接到信號采集單元3另一個通道。所述信號采集 單元3通過傳輸線與信號處理顯示單元4連接。所有的傳輸線均采用射頻同軸電纜。
[0039] 實施例2:
[0040] 本發(fā)明實施例的基于天線技術(shù)的非接觸式腦出血檢測裝置的檢測方法步驟如下：
[0041] 1)打開檢測裝置進(jìn)行預(yù)熱30分鐘，將被測頭顱放置在發(fā)射天線2-1與接收天線2-2 連線中心位置，矢量信號源連接到發(fā)射天線2-1與參考信號采集端，所有的連線均采用射頻 同軸電纜。
[0042] 2)設(shè)置矢量信號源輸出功率為OdBm、頻率范圍為0-3000MHZ，以線性掃頻模式輸出 正弦波激勵信號。參考信號直接進(jìn)入信號采集單元3,激勵信號經(jīng)過發(fā)射天線2-1、頭顱、接 收天線2-2后進(jìn)入信號采集單元3,激勵信號在頭顱內(nèi)的幅度和相位的變化與顱內(nèi)腦出血造 成的顱腦整體介電常數(shù)和電導(dǎo)率的變化密切相關(guān)，隨著腦出血嚴(yán)重程度增加，組織含水量 增加，顱內(nèi)整體介電常數(shù)與電導(dǎo)率增大，測到的檢測信號的幅度與相位變化增大。
[0043] 3)信號采集單元3的混頻接收機(jī)3-1通道1采集矢量信號源輸出的參考信號，通道2 采集接收天線2-2輸出的檢測信號，采集到的信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器3-2,轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)字信號 并傳輸至信號處理單元4-1，對數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步分析處理；
[0044] 4)信號處理單元4-1對兩路矢量數(shù)字信號進(jìn)行比幅與鑒相，得到兩路信號的矢量 差，也就是傳輸系數(shù)。在不同出血量情況下，分別用該情況下傳輸系數(shù)與〇ml腦出血量的傳 輸系數(shù)做矢量差值，得到不同出血量情況下傳輸系數(shù)的歐式距離，并計算歐氏距離的模值， 輸出至信號顯示單元4-2進(jìn)行實時顯示。
[0045] 5)信號顯示單元4-2實時顯示隨出血程度變化的歐氏距離的模值。實驗中腦出血 檢測裝置的有效工作頻帶具體參見圖4。
[0046] 實施例3:
[0047]通過以下動物實驗對本發(fā)明的基于寬帶天線技術(shù)的非接觸電磁感應(yīng)腦出血檢測 方法進(jìn)行了進(jìn)一步的驗證和效果說明：
[0048] 1、選取購買新西蘭大白兔12只，體重2.1-2.5Kg。
[0049] 2、建立家兔自體血注射腦出血模型。兔子麻醉采用25 %氨基甲酸乙酯按5ml /kg的 劑量耳緣靜脈注射。自體血取自兔子股靜脈，并加入少許肝素鈉抗凝劑。注射位置：以兔腦 "十字縫"交叉點為基點，沿冠狀縫向右側(cè)旁開6mm，再平行矢狀縫往后1mm為穿刺進(jìn)針點，深 度13mm。使用微量注射栗按照lml/每分鐘的速度勻速注入lml，分三次注入，每次注完后采 用本系統(tǒng)測量出血量引起的矢量差信號模值。
[0050] 3、圖4是檢測12只家兔腦出血實驗獲得的其中一只兔子的傳輸系數(shù)的幅度值示意 圖?？梢钥闯觯瑐鬏斚禂?shù)大于_30dB的頻率范圍1.2GHz~2.0GHz，此頻段內(nèi)通過兔腦并被接 收天線采集的激勵信號能量相對較大，故采用此頻段的數(shù)據(jù)進(jìn)行判別與分析。
[0051] 4、圖5是檢測12只家兔腦出血實驗獲得的其中一只兔子的歐式距離矢量差值示意 圖。歐式距尚矢量差值計算方法是分別用lml、2ml和3ml腦出血量的傳輸系數(shù)與0ml腦出血 量的傳輸系數(shù)做矢量差值?？梢郧宄目闯霾煌X出血量歐式距離矢量差值的變化情況， 每lml腦出血量平均的矢量差值達(dá)到了約5dB，而采用MIPS方法測量lml腦出血量相位差一 般達(dá)不到5°，且通常為單一頻點測量值，隨機(jī)誤差較大。
[0052]由此可見，采用基于寬帶天線技術(shù)的電磁感應(yīng)腦出血檢測方法的靈敏度比采用 MIPS檢測方法提高了一個數(shù)量級，并提高了系統(tǒng)的可靠性。由于實驗操作復(fù)雜，每只兔子的 手術(shù)操作不可能做到完全一致，因此每只兔子的變化量有一些差別，但總體趨勢不變。
【主權(quán)項】
1. 一種基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置，其特征在于:包括信號發(fā)生單元 (1)、發(fā)射天線(2-1)與接收天線(2-2)、信號采集單元(3) W及信號處理顯示單元(4); 所述信號發(fā)生單元（1)為射頻微波信號源，幅度、頻率和相位均可調(diào)；信號發(fā)生單元（1) 產(chǎn)生激勵信號與檢測信號，分兩路分別傳輸給發(fā)射天線(2-1)與信號采集單元(3); 所述發(fā)射天線（2-1)與接收天線（2-2)結(jié)構(gòu)一致，天線形式均為側(cè)邊接地的微帶天線， 福射層與接地層采用光刻印刷版制作，福射層與接地層之間采用高密度泡沫填充，側(cè)邊接 地墻為自黏式銅錐，在天線整體中部有穿透接地層、高密度泡沫W及福射層的饋電點;所述 發(fā)射天線（2-1)與接收天線(2-2)之間為頭煩，從發(fā)射天線(2-1)發(fā)出電磁波信號穿過整個 腦部區(qū)域后成為檢測信號被接收天線(2-2)捕獲； 所述信號采集單元(3)由混頻接收機(jī)(3-1)?及A/D轉(zhuǎn)換器(3-2)構(gòu)成，所述混頻接收機(jī) (3-1)接收由信號發(fā)生單元（1)輸出的參考信號和接收天線(2-2)輸出的檢測信號，然后對 信號進(jìn)行下變頻后通過A/D轉(zhuǎn)換器(3-2)變?yōu)閿?shù)字信號，發(fā)送給信號處理顯示單元(4); 所述信號處理顯示單元(4)內(nèi)部帶有專用軟件，包含信號處理單元(4-1)與信號顯示單 元(4-2);所述信號處理單元(4-1)裝載有專用信號處理軟件，對信號采集單元傳輸過來的 參考信號W及檢測信號進(jìn)行鑒幅和鑒相;所述信號顯示單元(4-2)為顯示設(shè)備，接收經(jīng)信號 處理單元(4-1)后的信號并顯示； 所述信號發(fā)生單元（1)的兩個通道分別通過傳輸線與發(fā)射天線（2-1)和信號采集單元 (3)的通道連接，接收天線(2-2)通過傳輸線連接到信號采集單元(3)另一個通道;所述信號 采集單元通過傳輸線與信號處理顯示單元(4)連接;所有的傳輸線均采用射頻同軸電纜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置，其特征在 于:所述發(fā)射天線（2-1)與接收天線(2-2)均采用側(cè)邊接地的微帶天線形式;天線整體長寬 高為49mm X 24mm X 14mm，福射層與接地層采用光刻印刷板制作，厚度分別為2mm;福射層與 接地層之間采用高密度泡沫填充，厚度10mm;福射層尺寸37mm X 16mm，福射層其中一條寬與 天線整體的寬齊平布置;接地面尺寸49mm X 24mm，側(cè)邊接地墻采用自黏式銅錐，設(shè)置在所述 福射層寬與天線整體的寬齊平所在的側(cè)邊;饋電點設(shè)置在天線整體的中部，穿透接地層、高 密度泡沫W及福射層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置，其特征在 于:所述信號發(fā)生單元（1)W線性掃頻模式運(yùn)行，輸出功率一定、頻率范圍為0~3000MHz且 等幅同相的正弦波激勵信號與參考信號。4. 基于權(quán)利要求1所述的一種基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置的檢測方 法，其特征在于:包括W下具體步驟內(nèi)容； 1) 將被測頭煩放置于發(fā)射天線（2-1)和接收天線（2-2)之間，調(diào)整天線位置與距離，使 頭煩位于天線中屯、連線上，保證天線福射波束覆蓋整個頭煩且天線福射方向為單向；信號 發(fā)生單元(1)產(chǎn)生激勵信號與檢測信號，分別傳輸給發(fā)射天線(2-1)與信號采集單元(3); 2) 信號發(fā)生單元（1)W掃頻模式運(yùn)行，輸出功率一定、頻率范圍為0~3G化并且頻率連 續(xù)線性變化的正弦波激勵信號，并將寬帶電磁信號通過發(fā)射天線(2-1)定向發(fā)射，電磁波穿 過整個腦部區(qū)域，然后被接收天線(2-2)捕獲； 3) 信號采集單元(3)的混頻接收機(jī)(3-1)接收由信號發(fā)生單元（1)輸出的參考信號和接 收天線(2-2)輸出的檢測信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器(3-2)轉(zhuǎn)換后傳輸給信號處理單元(4-1)進(jìn)行 處理； 4) 信號處理單元(4-1)處理由所述信號采集單元（1)輸出的參考信號和接收天線(2-2) 輸出的檢測信號，在整個工作頻帶內(nèi)，對參考信號與檢測信號進(jìn)行鑒幅與鑒相，得到二者的 幅度差與相位差，從而得出所述發(fā)射天線(2-1)與接收天線（2-2)的傳輸系數(shù)，通過比較腦 出血前后傳輸系數(shù)的變化，監(jiān)視腦出血的嚴(yán)重程度;并通過矢量鑒別技術(shù)，得到腦出血量的 變化情況； 所述矢量鑒別技術(shù)采用傳輸系數(shù)歐氏距離來反映腦出血量的變化，具體公式如式1;(1) 式中，Af為出血前后傳輸系數(shù)歐氏距離，馬為出血后傳輸系數(shù)的矢量值，&為出血前 傳輸系數(shù)的矢量值，I系I為出血后傳輸系數(shù)的幅度值，I&I為出血前傳輸系數(shù)的幅度值，03為 出血后傳輸系數(shù)的相位值，0b為出血前傳輸系數(shù)的相位值； 5) 信號顯示單元(4-2)將得到的結(jié)果進(jìn)行實時顯示，通過歐式距離的變化量來判斷腦 出血的嚴(yán)重程度和發(fā)展變化。5.基于權(quán)利要求4所述的一種基于寬帶天線技術(shù)的非接觸腦出血檢測裝置的檢測方 法，其特征在于:本方法采用了寬帶技術(shù)，系統(tǒng)工作頻率1.2G化~2.0G化，取樣間隔5MHz，在 工作頻率內(nèi)采用261個頻點傳輸參數(shù)對腦出血嚴(yán)重程度進(jìn)行鑒別。
【文檔編號】A61B5/05GK105832331SQ201610156716
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】張海生, 秦明新, 陳明生
【申請人】中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)