摘要心脑血管疾病已成为导致人类全因性死亡的第一位病因,而血栓是引发致命性心脑血管疾病的主要因素,但现有的血栓检测方法均存在一定的局限性。生物阻抗谱技术是一种利用生物组织的阻抗频率响应特性提取相应生理和病理信息的检测技术,具有过程信息全面,检测结果可靠等优点,在血栓检测方面具有很好的应用前景。因此,本文基于生物阻抗谱技术建立了一套可行的血栓检测方法,具体内容如下:<br> 首先,为了确定血栓主要组成成分的浓度,提出了一种通用的细胞悬浮液浓度识别方法,包括利用细胞随机分布算法模拟细胞的真实分布状态,利用有限元方法分析不同细胞浓度对悬浮液电学特性的影响,利用灾变遗传算法进行等效电路拟合并提取生物阻抗谱的特征参数,利用多元线性回归模型对细胞浓度进行识别。实验结果和仿真结果均证明该方法可准确识别细胞悬浮液的浓度,因此可用该方法确定修正Hanai方程的具体参数数值。<br> 其次,基于修正的 Hanai 方程提出了一种血栓形成过程的阻抗谱检测方法以及基于血液凝固机理和血栓形成机制提出了血栓形成过程的阶段划分。考虑红细胞结构参数对血栓形成的影响并引入了变形因子对传统的 Hanai进行修正。利用有限元方法完成血栓形成过程的电学特性仿真和血栓建模,与此同时利用修正的 Hanai方程完成血栓形成过程的阻抗计算,结果表明,两者的阻抗变化规律基本相同并与所提出的血栓形成过程的划分阶段对应,另外还发现血栓的形成速度和轴径比对血液的阻抗变化幅度具有重要影响。<br> 最后,搭建实验平台对本文所提出的浓度识别方法进行实验验证和血栓形成过程的检测应用。利用本文所提出的细胞悬浮液浓度识别方法对不同浓度的红细胞悬浮液进行识别,其回归模型的 R2高至 0.99982,MSE低于 0.00742,说明该方法在细胞浓度识别中的可行性;为了提高阻抗谱的测量精度,设计一种血栓检测传感器并以比色皿传感器作为参照,实验结果显示本文所设计传感器的重复性测量误差低于 0.00697%;利用兔血进行血栓形成实验,实验结果表明其阻抗变化规律与利用修正的Hanai方程计算得到的阻抗变化规律基本相同,证实可以利用修正的Hanai方程计算血栓形成过程中的阻抗变化。
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