局部脑血流的测定
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论著急性脑出血患者颅内血肿及其周边区局部脑血流量与躯体感觉神经诱发电位的研究孔令斌,杨志寅,安锐 作者单位:430030华中科技大学同济医学附属院协和医院核医学科,济宁医学院(孔令斌);济宁医学院,行为医学研究所(杨志寅);华中科技大学同济医学院附属协和医院校医学科(安锐) 【摘要】 目的 研究急性脑出血患者血肿区、周边区和对侧脑组织局部脑血流量以及躯体感觉神经诱发电位(si -m atosensory evoked pot ential ,SSEP )的变化。
方法 利用单光子发射计算机断层(si ngle photon e m issi on computed t omo -graphy ,SPECT )显像技术检查25例急性基底核区出血患者,根据中国卒中评分分型,轻型组16例,中型组9例,发病后1~5d 、13~19d 各做1次SPECT 检查。
采用感兴趣区模型分析法,分别于局部脑血流量(regional cerebral blood flo w ,r CBF )减低区的中心和其周围额顶叶、小脑中心及上述区域的对侧镜像区做放射性摄取计数,并计算病变侧与对侧放射性计数的摄取比(R ),同时测定两组患者的SSEP 各波潜伏时。
结果 两组患者行第1、2次SPECT 检查时,血肿区病变侧放射性计数均显著低于对侧(P <0.01)。
第1、2次检查时两组患者病变侧血肿区放射性计数均低于周边区(P <0.01)。
病变对侧小脑的放射性计数低于病变侧,差异有显著性意义(P <0.01)。
轻型组患者病变侧SSEP 各波在P40、N60潜伏时及中型组患者病变侧SSEP 各波在P25、N30、P40、N60潜伏时均较相应的对侧延长,差异有显著性意义(P <0.05);中型组患者病变侧SSEP 各波在P25、N30、P40、N60潜伏时较轻型组相应波的潜伏时长,差异有显著性意义(P <0.05)。
局部脑氧饱和度监测在临床中的应用进展李红云;魏嵘【摘要】Regional cerebral oxygen saturation(rSO2) monitoring is a new noninvasive method to monitor cerebral oxy_gen balance.It can guide the clinical application through the assessment of cerebral oxygen supply and demand balance and changes in cerebral blood flow.At present,the reference ranges of rSO2has not reached a consensus,but it is mainly related to factors of cerebral oxygen supply_demand balance and infrared absorption.Intraoperative real_time monitoring of rSO2and maintenance within a certain range can optimize perioperative management and reduce the incidence of postoperative neuro_logical complications as well as improve the patient′s prognosis.Initially rSO2monitoring is mainly used for the brain protec_tion in cardiac surgery and deep hypothermic circulatory arrest,while with the clinical application increase,it is gradually used in neurosurgery,intensive care,extracorporeal cardiopulmonary resuscitation,and assessing the prognosis of the nervous system.%局部脑氧饱和度(rSO2)监测是一种新型无创监测脑氧平衡的方法,通过评估脑部氧的供需平衡状况和脑血流量变化情况指导临床应用.目前,rSO2的正常阈值尚未达成共识,但其主要与脑氧供、脑氧耗及红外线吸收的相关影响因素有关.术中实时监测rSO2并将其维持在一定范围内可以优化围术期管理,降低术后神经系统并发症发生率、缩短住院时间、改善患者预后.rSO2监测最初主要用于心脏外科及深低温停循环手术的脑保护中,随着临床应用增多,rSO2逐渐用于神经外科、重症监护室及体外心肺复苏中,用于评估神经系统预后情况.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2018(024)003【总页数】5页(P586-590)【关键词】局部脑氧饱和度;麻醉;体外心肺复苏【作者】李红云;魏嵘【作者单位】上海市儿童医院上海交通大学附属儿童医院麻醉科,上海200062;上海市儿童医院上海交通大学附属儿童医院麻醉科,上海200062【正文语种】中文【中图分类】R614.1局部脑氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation,rSO2)监测是一种新型无创监测脑氧平衡的方法。
苏州大学硕士学位论文SPECT脑血流断层显像定量测定rCBF的方法与意义姓名:***申请学位级别:硕士专业:影像医学与核医学指导教师:***20030401中文摘要毽的:I,建立使黑99”疑-ECD为要像剂,SPECT为曼像装置定量溅定局部脑盛流鼢方法;2,建立本实验燕常冤年龄羧正常久局部藩斑流量参数;3,运震脑盘流定量测定方法对脑部疾瘸进行稿床诊断和治疗评价。
材料与方法:1,研究对象:正常人16俪,分为两个年龄箴。
第一组成年人10例,其中男性6例,女性4例,年龄22~32岁(平均24.4岁);第二组青少年6例,其中男性3例,女性3例,年龄5~16岁(平均9.2岁)。
疾病患者包括两类,第一类为早期梅毒患者15例,男性5例,女性10例,年龄19~36岁(平均’25。
4岁)。
其中I期梅毒患卷4例,II期梅海患者ll例。
上述15例研究对象均排除心功能不全、联椎痰、毫巍压、系统蛙红褒狼疮、悫管癯、申照、痴暴、癫瘸、短暂缓貉缺盘发{乍簿影稿虢盘滚量豹瘸史。
第二粪为d,JLY嚷瘸患者18铡,勇襁6饼,女髋12铡,年龄5~15岁(平均9.6萝),其中4镯患者有可聚出生窒惠史(人工弓f产分娩),2倒有头颅外伤史,其余惠jL玛辑}除心动能不全、颈椎病、高血压、系统性红斑狼瘾、戚管瘤、中风、痴呆、短暂佼脑缺血发作等彩响脑血流量的瘸史。
2,显像仪器及显像剂;美国PICKER公司AXIS型双探头SPECT仪,配低能高分辩平行孔准直器。
同位索活度仪系美国CAPINTEC公司CRC.12R型芳型擐测器j显像剂为”“Tc-ECD,其中标记化合物双半胱乙酪(ECD)为江苏省原子噻学璎究所生产。
裂变99Mop9mTc发生器圭中国娠子能科学碜}究院提供,出专人按照产品说鹗书标记,敖射纯学纯度95%戳上。
3,显豫方法:(i),数据采集:受试者日服避氯酸钾成入400mg,,』、,L200mg。
半小时后平躺于稔查床上,闭眼,避免声光刺激10分钟,头顶位于探头边缘内侧,面向探头。
局部脑血流的测定一. 问题简介脑血流量是诊断和治疗脑梗塞,脑出血,动脉瘤和先天性动,静脉血管畸形等脑血管疾病的主要依据。
测定脑血流量可为研究人脑在不同的病理和生理条件下的功能提供客观指标,它对研究脑循环药物的药理作用也很有帮助。
所以人们长期致力于寻找有效地测定脑血流量的方法。
近年来出现了以放射性同位素作示踪剂测定人脑局部血流量的方法。
这种方法大致可描述如下:由受试者吸入某种放射性同位素的气体,然后将探测器置于受试者头部某固定处,定时测量该处放射性同位素的计数率(简称计数率),同时测量他呼出气的计数率。
由于动脉血将肺部的放射性同位素输送至大脑,使脑部同位素增加,而脑血流又将同位素带离,使同位素减少,实验证明由脑血流引起局部地区计数率下降的速率与当时该处的记数率成正比,其比例系数反映了该处的脑血流量,被称为脑血流量系数,只要确定该系数即可推算出脑血流量。
动脉血从肺输送同位素至大脑引起脑部计数率上升的速率与当时呼出气的计数率成正比。
试建立确定脑血流系数的数学模型并计算上述受试者的脑血流系数。
备注:该题目是上海市(1990 年)大学生数学建模竞赛A 题。
二. 模型的假定= − 1. 脑部计数率(记为 h (t ) )的上升只与肺部的放射性同位素有关,上 升速度与呼出气的记数率(记为 p (t ) )成正比,比例系数记为 k ;2. 脑部记数率 h (t ) 的下降只与该处脑血流量有关,其下降速度正比 于 h (t ) ,比例系数为脑血流系数,记为 K ,这里忽略了放射性元素的衰 变和其它因素;3. 脑血流量在测定期间恒定,心脏博动,被测试者大脑活动,情感 波动等带来的变化忽略不予考虑;4. 每次仪器测量为相互独立事件,各测量值无记忆相关;5. 放射性同位素在人体内传递是从吸入气体(含有放射物)开始的, 并假定一次吸入,因此认为同位素在肺中瞬时达到最大浓度;6. 在吸入气体瞬时,脑中放射物记数率为零;7. 脑血流量与脑血流系数 K 成单值函数关系,求得后者即可确定前 者。
脑血管血液动力学指标检测参数的参考值脑血管血液动力学指标是评估大脑血液供应和功能状态的重要指标。
这些指标可以通过各种检测方法来获取,包括超声多普勒、磁共振血流成像和脑电图等。
下面是一些常见的脑血管血液动力学指标检测参数的参考值。
1.脑血流量脑血流量是指单位时间内通过大脑的血液量。
正常成人的脑血流量范围为每分钟50-60毫升。
血液供应脑部的主要血管是颈动脉和椎动脉,因此检测脑血流量可以通过测量颈动脉和椎动脉的血流速度来确定。
2.脑血流速度脑血流速度是指血液通过脑动脉的速度。
正常成人的脑血流速度范围为每分钟50-100厘米。
通过超声多普勒技术可以非侵入性地测量脑血流速度。
3.脑血管阻力指数脑血管阻力指数是评估脑血管阻力的指标。
它是通过测量脑动脉内外径差来计算的。
正常成人的脑血管阻力指数范围为0.6-1.2。
较高的脑血管阻力指数可能表明血管狭窄或堵塞。
4.脑血管弹性脑血管弹性是指血管在血液流动时对压力的适应能力。
正常成人的脑血管弹性指数范围为2-5。
血管弹性降低可能与动脉硬化和血管损伤有关。
5.脑血氧饱和度脑血氧饱和度是指血液中氧气的含量。
正常成人的脑血氧饱和度范围为60-75%。
低脑血氧饱和度可能与缺氧和血管疾病有关。
6.脑电图脑电图是通过测量大脑电活动来评估脑功能的一种方法。
正常成人的脑电图应该有特定的频率和振幅范围。
异常的脑电图可能与癫痫、脑损伤和神经系统疾病有关。
上述的参考值是基于正常成人的范围,低于或高于这些范围可能表示不同的疾病或异常情况。
但需要注意的是,这些参考值可能因年龄、性别、体重和其他个体因素而有所不同。
因此,在进行脑血管血液动力学指标检测时,最好咨询专业医生以获得更准确的参考值。
总结起来,脑血管血液动力学指标检测参数的参考值包括脑血流量、脑血流速度、脑血管阻力指数、脑血管弹性、脑血氧饱和度和脑电图。
这些参考值可以帮助医生评估脑血液供应和功能状态,进而判断是否存在脑血管疾病或其他相关疾病。
局部脑血流的测定摘要无论对病人还是对医院而言,脑血流的测定是一种非常重要的技术手段,测定脑血流量可为研究人脑在不同的病理和生理条件下的功能提供客观指标,它对研究脑循环药物的药理作用也很有帮助,因此对于脑血流的研究具有重要的意义。
问题1,首先根据题设可知:一方面,由脑血流引起局部地区记数率下降的速率与当时该处的记数率成正比,并且其比例系数反映了该处的脑血流量;另一方面,动脉血从肺输送同位素至大脑引起脑部记数率上升的速率与当时呼出气的记数率成正比,由上述两方面可得到头部记数率关于脑部血流系数和呼出气记数率的表达式;再分析试验得到的呼出气记数率的数据,用Matlab 的拟合工具箱拟合得到关于呼出气记数率的函数;最后代入上述表达式求解微分方程即可得到关于脑部血流系数的表达式,表达式为)(5.11000)(5.1Kt te e K k t N ----=。
问题2,先用Matlab 拟合工具箱求出头部记数率的函数,用对比系数法可得到K 和k 的近似值,即3977.0,5015.0≈≈k K ,但这种方法是不精确的,只是用于后面方法得到参数的验证;将模型视为含两个参数的一次函数,对X ,Y 对数值进行拟合得参数K =0.5006,k =0.3937,对得到的数据进行误差分析可知脑血流的预测值和实际值波动比较大,因此这种算法也不太精确;再利用最小二乘法求解拟合后曲线参数的函数,由问题1得到的关于脑部血流系数的表达式即可得到脑血流系数:0.5000=K ,4001.0=k ,最后对得到的值进行误差分析,可知脑血流的预测值和实际值很吻合,比较符合题意。
关键词:脑血流系数 最小二乘法 曲线拟合 Matlab一问题重述用放射性同位素测定大脑局部脑血流量的方法如下:由受试者吸入含有某种放射性同位素的气体,然后将探测器置于受试者头部某固定处,定时测量该处的放射性记数率(简称记数率),同时测量他呼出气的记数率。
由于动脉血将肺部的放射性同位素传送至大脑,使脑部同位素增加,而脑血流又将同位素带离,使同位素减少。
实验证明由脑血流引起局部地区记数率下降的速率与当时该处的记数率成正比,其比例系数反映了该处的脑血流量,被称为脑血流量系数,只要确定该系数即可推算出脑血流量。
动脉血从肺输送同位素至大脑引起脑部记数率上升的速度与当时呼出气的记数率成正比。
若某受试者的测试数据如附表1所示:根据以上题目所给的条件及数据,回答以下问题:1、建立确定脑部血流系数的数学模型;2、计算上述受试者的脑血流系数。
二模型假设1.脑部记数率的上升只与从肺部输送的放射性同位素有关,并且上升的速率与当时呼出气的记数率成正比;2.脑部记数率的下降只与当时该处的脑血流量有关,并且下降的速率与当时该处的记数率成正比,这里忽略了放射性同位素自身的衰变和其它因素;3.脑血流量在测定期间恒定,心脏博动、被测试者大脑活动、情感波动等带来的变化忽略不予考虑;4.每次仪器测量为相互独立事件,各测量值无记忆相关;5.放射性同位素在人体内传递是从吸入气体(含有放射物)开始的,并假定一次吸入,因此认为同位素在肺中瞬时达到最大浓度;6.在吸入气体瞬时,脑中放射物记数率为零;7.脑血流量与脑血流量系数成单值函数关系,求得后者即可确定前者。
三符号说明四 问题分析问题1,首先根据题设可知:一方面,由脑血流引起局部地区记数率下降的速率与当时该处的记数率成正比, 并且其比例系数反映了该处的脑血流量;另一方面,动脉血从肺输送同位素至大脑引起脑部记数率上升的速率与当时呼出气的记数率成正比,由上述两方面可得到头部记数率关于脑部血流系数和呼出气记数率的表达式;再分析试验得到的呼出气记数率的数据,用MATLAB 的拟合工具箱拟合得到关于呼出气记数率的函数;最后代入上述表达式求解微分方程即可得到关于脑部血流系数的表达式。
问题2,利用Matlab 里专门求解拟合后曲线参数的函数,再由问题1得到的关于脑部血流系数的表达式即可得到脑血流系数。
最后再对得到的值进行误差分析。
五 模型的建立与求解5.1求解脑血流系数的数学模型设某时刻0≥t 时,脑部记数率为)(t N ,在t ∆时刻后记数率为)(t t N ∆+,由题设及基本假设1和2可知,脑部记数率的增量)()(t N t t N N -∆+=∆只与下面两个因素有关:⑴动脉血从肺部输送放射性同位素至大脑引起脑部记数率的增量为1N ∆; ⑵脑血流将放射性同位素带离使得脑部记数率的减量为2N ∆。
综上,由医学实验可得:)()(21t KN dtdN t kP dtdN ==, 又)()()(21t N t N t N ∆-∆=∆所以有:dtdN dt dN dt dN 21-= 即)()(t KN t kP dtdN-= (1) 分析式(1),要确定脑血流系数的模型,必须分析)(t P 和)(t N 的实验数据,观察其变化趋势。
首先用Matlab 绘出)(t P 和)(t N 的散点图并观察其变化趋势,)(t P 和)(t N 的散点图如下:图5-1 呼出气记数率的散点图图5-2 脑部记数率的散点图由上图可知,t 和)(t P 有近似于btae 的关系,而t 和)(t N 的关系暂时不能直接观察出,设btae t P =)(,用MATLAB 的拟合工具箱可得到参数a =1000,=b -1.5,而其相关系数为1,说明拟合的非常精确。
拟合后的图像如下图所示:图5-2 拟合函数)(t P 的图像由基本假设6,即0)0(=N 和式(1)联立可得一带有初值的微分方程:⎪⎩⎪⎨⎧=-=-0)0()(10005.1N t KN ke dtdN t (2) 解此微分方程得到)(5.11000)(5.1Kt te e K k t N ----= (3)5.2 求解脑血流系数的算法模型以下为求解)(t N 的算法模型:算法模型I :再分析)(t N 的试验数据,同样用Matlab 的拟合工具箱里现有的指数函数可精确拟合出)(t N 的函数,表达式为:)(t N =t t e e 479.15015.039834032--⨯-⨯,可近似认为5.1479.1,39834032≈≈,则对比系数可得到3977.0,5015.0≈≈k K ,但这种方法是不精确的,只是用于后面方法得到参数的验证。
对于参数K 和k 的求解,可以利用Matlab 里专门求解拟合后曲线参数的函数lsqcurvefit 求得,0.4001k 0.5000, ==K 。
最后对得到的数据进行误差分析,把求得的K 和k 的值代入(3)式即可得到)(t N 的函数,求出预测值,再和实际值进行作差,用Matlab 绘出作差后的值和时间t 的关系图,如下所示:图5-3 误差分析比较图由图可知实际值与预测值的差值很小,在0上下波动,比较符合题意。
算法模型II :由(1)变形可得:k t P t N t P t +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=)()(K )()(N' (4) 即:k +⨯=X K Y (5)由(5)可以看出,因为K,k 为常数,所以Y 与X 在数值上应满足线性关系, 利用Matlab 拟合工具箱得到N(t)随时间变化关系为:t t e e t 479.15015.039834032(N ---=)(6) -1.479t-0.5015t5890.857e-2022.048e(t)N' += (7)由Matlab 编程求解,得到X ,Y 序列值,作图如下:图5-4 X-Y 散点图用Matlab拟合工具按(5)线性拟合如下图:图5-5 X-Y线性拟合并得到(5)式中参数:K=5006.0k=.03937对得到的数据进行误差分析,把求得的K和k的值代入(3)式即可得到)(tN的函数,求出预测值,再和实际值进行作差,用Matlab绘出作差后的值和时间t 的关系图,如下所示:图5-6 误差分析比较图由图可知实际值与预测值的差值比较大,因此此模型不太合理。
六模型的评价与推广1在建模时忽略了同位数的衰变以及动脉血从肺部到脑部所需要的时间,如在模型考虑这些因素后,只须在测试中测得这些因素的数值,用上述方法仍是容易实现的。
2本题模型比较简单,利用解微分方程和最小二乘法求得的脑部血流系数比较精确,拟合出的)(tN和)P的函数精度很高,第I种算法模型比较稳定。
(t七参考文献[1]曹卫华,郭止.最优化技术方法及MATLAB的实现[M],北京:化学工业出版社,2005.1[2]王家文,王皓,刘海.MATLAB7.0编程基础[M],北京:机械工业出版社,2005.7[3]刘志平,石林英.最小二乘法原理及其MATLAB实现[J],中国科技西部,2008,17(7):33-34附录附录1附录2x=[1.00:0.25:10.0];y=[1534,1528,1468,1378,1272,1162,1052,947,848,757,674,599,531,471,417,369,326,2 88,255,225,199,175,155,137,121,107,94,83,73,65,57,50,44,39,35,31,27];a0=[0 0];a=lsqcurvefit(@(a,x)(10000*a(1)*(exp(-1.5*x)-exp(-a(2)*x)))/(a(2)-1.5),a0,x,y)附录3x=[1.00:0.25:10.0];for i=1:37y=10000*0.4001*(exp(-1.5*x(i))-exp(-a(2)*x(i)))/(0.5000-1.5)end附录4t=1:0.25:10;N=[1534 1528 1468 1378 1272 1162 1052 947 848 757 674 599 531 471 417 369 326 288 255 225 199 175 155 137 121 107 94 83 73 65 57 50 44 39 35 31 27];P=[2231 1534 1054 724 498 342 235 162 111 76 52 36 25 17 12 8 6 4 3 2 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0];for i=1:37Nff(i) =-2022.048*exp(-0.5015*t(i))+5890.857*exp(-1.479*t(i));endfor i=1:37y(i)=Nff(i)/P(i);x(i)=-N(i)/P(i);end。