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题名: 肌肉阻抗图技术及临床应用研究
作者: 李钊
答辩日期: 2017-5-29
摘要: 

神经肌肉疾病是影响神经控制肌肉活动能力的诸多疾病统称根据疾病产生的位置,神经肌肉疾病可分为神经源性疾病,肌源性疾病和神经肌肉接头疾病。由于其性质、原因、程度和作用时间各不相同,因而表现出肌萎缩、肌无力、肌疲劳、肌肉疼痛、肌肉肥大、肌张力异常不同的体征和临床症状。神经肌肉疾病可导致不同程度的运动功能障碍,甚至造成严重残疾,其临床诊断依赖于肌电图(EMG)、核磁共振成像(MRI)肌肉活检血检基因诊断等技术。这些检测手段具有较好的灵敏性和特异性,临床应用广泛,但也各自存在一些不足之处比如,EMG针电极和高强度电刺激给患者带来较大痛苦,年龄较小的儿童患者无法耐受测试;MRI测试一次耗时较长,且价格昂贵;肌肉活检操作繁琐,且属于有创检查,患者往往不愿配合,多用于动物实验的基础研究运动等因素影响血检结果;基因诊断相关设备价格昂贵,一般中小型医院不具有基因诊断资格和能力。如何实现无创无痛、简单易行的神经肌肉疾病临床评估和诊断仍然是广大临床工作者与科研人员的共同目标。

肌肉阻抗图(Electrical Impedance MyographyEIM)是一种新型的评估神经肌肉疾病的电生理技术,也是一种生物电阻抗技术。EIM技术利用激励电极向被测肌肉组织区域施加高频、低强度交变电流,通过分析检测电极提取的肌肉组织电压信号,得到被测肌肉组织的本征电阻抗参数:电阻,电抗和相位角。EIM施加的低强度电流小于1 mA,在不引起神经元和肌肉组织兴奋的情况下,检测静息状态的肌肉组织电阻抗特性,具有无痛无创廉价安全、无毒无害、操作简便、信息丰富等优点。肌肉阻抗与肌肉成分、结构改变,神经肌肉疾病等肌肉生理状态息息相关EIM技术在疾病诊断,病情监测,药效评估,康复指导等方面有着极大的应用潜力。本论文围绕EIM测量系统、电极系统及临床评估神经肌肉疾病等方面开展一系列的研究工作。主要的研究内容及研究成果如下:

1. 设计了一款基于锁相放大器的EIM测量系统,开发了配套的LabVIEW上位机软件用于EIM测量的微弱恒流源电路和前置放大电路的工作带宽为1 kHz ~ 1 MHz激励电流小于1 mA;基于LabVIEW图形化编程语言的上位机软件可控制锁相放大器,具有单频/扫频两种测量模式,还可实时绘制EIM曲线,存储个人信息和测量数据,满足EIM临床测量需求。

2. 设计制备了硅微针阵列EIM电极,微针底部直径约60 μm,中心间距约200 μm,微针高度为142 μm微针可以穿透不导电的角质层,而不到达真皮层,微创无痛,电极-皮肤接触阻抗低于商用Ag/AgCl湿电极可实现小块肌肉阻抗测量

3. 基于四电极法设计加工了即插即用式EIM手持电极,将四个不锈钢电极片固定于聚四氟乙烯手柄底部,避免了反复测量电极距离标记电极位置、和粘贴固定电极,大幅度简化了EIM测试流程,便于EIM临床试验研究。利用激光微加工技术在不锈钢电极片表面制备微结构阵列,包括微柱阵列和微孔阵列,可增大电极-皮肤接触面积,降低接触阻抗,增加EIM测量的准确性和成功率。

4. 在临床试验部分,不仅验证了EIM测量系统和电极系统的测量可重复性和数据可靠性,还通过测量手部小块肌肉的肌肉阻抗(拇短展肌和小指展肌)EIM技术可辨别不同类型的外伤性周围神经损伤,包括正中神经损伤、尺神经损伤、桡神经损伤、和正中-尺复合神经损伤;还可定量评估不同严重程度的腕管综合症,准确率接近甚至超过80%

虽然EIM技术取得了很大程度的发展,已经展现了巨大的临床应用潜力,该技术仍处于初级发展阶段作为一种新型的神经肌肉疾病临床评估技术,EIM与传统电生理技术相互补充,值得继续深入研究,争取早日走向疾病诊断、病情监测、定量评估临床应用。

学位: 博士
专题: 光电子研究发展中心_学位论文

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推荐引用方式:
李钊.肌肉阻抗图技术及临床应用研究[博士].北京.中国科学院研究生院.2017
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