Диссертация (1024691), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Сигналзарегистрирован вблизи левой глазницы, испытуемый находится в затемненномпомещении – (а); канал № 6, доминируют два процесса: – интенсивныенизкочастотные колебания с периодом 4 сек, и слабый альфа–ритм: - показан вверхнем окне рисунка (б), увеличено в 4 раза [183, 184]6.1.3 Конструкция 22-канальной магнитометрической системы на основеСКВИДов для магнитоэнцефалографических исследованийПри решении задач локализации электрических источников в мозге человеканеобходимо выполнение условия, при котором область регистрации сигналадолжна быть достаточной, чтобы построить карту распределения магнитногополя, на краях которой полезный сигнал стремился бы к нулю.
Гексагональнаясетка измерений с семью градиентометрами с шагом 30 мм между центрамиприемных витков не обеспечивает выполнения данного условия, если источниксигнала находится глубоко в мозге. Поэтому был разработан и создан вариантСКВИД-системы для МЭГ с девятнадцатью «сигнальными» градиентометрами.257При сохранении шага 30 мм между каналами это позволило существенноувеличить площадь регистрации МЭГ-сигналов.СКВИД-система включала в себя следующие основные элементы:стеклопластиковыйнемагнитныйкриостатдляжидкогогелия;-19измерительных зондов; - референтный XYZ-магнитометр; - два блока СКВИДэлектроники; - 24-канальной блок согласования с системой электронногоподавления помех и системой сбора данных на базе 24-битных АЦП; - комплектсоединительных кабелей; - пакет программ управления СКВИД-системой; персональный компьютер и принтер.Криостат был выполнен в модификации с внешним «хвостовиком» (рисунок6.8) и обладал следующими характеристиками:D1 – внешний диаметр криостата (мм)L1- длина криостата (мм)2371100D3 – диаметр горловины (мм)150D4 – диаметр внутренней колбы (мм)180D5 – диаметр внутреннего хвостовика (мм)150H – расстояние «тепло – холод» (мм)Ресурс работы (час.)12> 240Объем криостата (литр)14,5Вес пустого криостата (кг)14Криостат комплектовался цилиндрической пробкой с фланцем, на которомразмещались механические узлы для фиксации 19-ти измерительных зондов,патрубок для заливки жидкого гелия и патрубок для отвода газа.
Он имел ресурсработы между заливками гелия более одной недели и продемонстрировалстабильность этого параметра при непрерывной работе в течение года. Приотеплении СКВИД-системы обычно проводилась профилактическая откачкавакуумной полости криостата для удаления остаточных газов.Разработанная СКВИД-система имела девятнадцать зондов, предназначенныхдля регистрации магнитоэнцефалограмм, и референтный XYZ-магнитометр,выходные сигналы которого используются в электронной системе подавления258помех. Измерительные зонды раздельного типа (рисунок 6.9) были собраны наоснове стеклопластиковых трубок диаметром 16 мм. Как и в 10-канальнойСКВИД-системе, каждый зонд содержал приемный контур трансформаторамагнитного потока в конфигурации аксиального градиентометра второго порядкас диаметрами приемных витков 15,8 мм, и СКВИД-датчик в ниобиевом экране,электрически соединенный с выходным разъемом в верхней части зонда.Рисунок 6.8 – Фотография криостата 22-канальной МЭГ-системы совставленными измерительными зондами, помещенного в катушки Гельмгольцадля балансировки градиентометров в однородном магнитном полеРеферентный XYZ-магнитометр содержал три СКВИДа, установленных наортогонально ориентированных гранях кубика размерами 12 мм.
Он былсмонтирован в измерительном зонде, размещенном в центре криостата.259Рисунок 6.9 – Фотография измерительных зондов 22-канальной СКВИДсистемы для МЭГ, уложенных в два пенала для хранения и транспортировкиЭлектроника22-канальнойМЭГ-системысостоялаиздвухблоков,содержащих 10 и 12 каналов регистрации МЭГ, блока согласования сэлектронной системой подавления помех и системой сбора данных, и комплектасоединительных кабелей (рисунок 6.10).Блоки электроники для работы со СКВИД-датчиками были аналогичны блокуСКВИД-электроники 10-канальной МЭГ-системы по конструкции, и выполнялианалогичные функции задания рабочих токов для 19 «сигнальных» каналов иреферентногомагнитометра,предварительноеусилениеизмеряемыхмагнитоэнцефалограмм, а также возможность переключения в режим настройкиили в режим работы для всех «сигнальных» и референтных каналов системы.260Рисунок 6.10 – Фотография комплекта электроники для 22-канальной МЭГсистемыБлок согласования представлял собой сдвоенный блок согласования 10канальнойсистемы,обеспечивалпитаниевсейэлектроннойсхемы,преобразование аналоговых МЭГ-сигналов в цифровой код, передачу данных вперсональный компьютер, а также формирование управляющих сигналов дляпереключения режимов работы блоков электроники.
Конструктивно он былсобран в стандартном 19-дюймовом металлическом корпусе. На его переднейпанели были расположены индикаторы питающих напряжений 12 В и 5 В,разъемы для связи с блоками СКВИД-электроники и контроля выходныхсигналов 22 каналов, а также разъем для подключения тестового сигнала. Назадней панели находились два USB-разъема для подключения блока кперсональному компьютеру, и разъем сетевого питания.261Разработанный пакет программного обеспечения осуществлял управлениережимами работы СКВИД-системы, установку рабочих параметров СКВИДдатчиков, переключение дополнительных фильтров и усилителей аналоговойобработки МЭГ-сигналов.
Он также позволял проводить регистрацию данныхмагнитных измерений в различных режимах, их оцифровку и передачу вперсональный компьютер. Вид основного окна управляющей программыпредставлен на рисунке 6.11.ДвеподобныеСКВИД-системыбылиизготовленыипоставленыВеликобританию и Германию, где использовались в исследовательских целях.Рисунок 6.11 – Вид основного окна управляющей программы 22-канальнойМЭГ-системыв2626.1.4 Магнитометрическая система на основе ВТСП-СКВИДовДля экспериментов с высокотемпературными СКВИДами использоваласьдвухканальнаясистема,СКВИД-датчикикоторойбылиразработаныиизготовлены в Исследовательском центре Юлих, Германия.
Они имелиразрешение по магнитному полю лучше, чем 10 фТл/Гц1/2 при рабочейтемпературе 77 К [185]. Измерения проводились в магнитноэкранированнойкомнате с использованием «электронного» аксиального градиентометра с базой10 см состоящего из двух магнитометров, имевшего разрешение по градиентумагнитного поля лучше, чем 1 фТл/см×Гц1/2 при 77 К. Перекрестные помехимагнитометров не превышали 0.1 %. На рисунке 6.12 представлены сеткаизмерений МКГ с помощью ВТСП-СКВИД-системы в 36 точках над торсомпациента, и сравнение магнитоэнцефалограмм измеренных с помощью ВТСП (77К) и НТСП (4.2 К) измерительных СКВИД-систем [186].а)б)Рисунок 6.12 – Сетка измерений МКГ с помощью ВТСП-СКВИД-системы в 36точках (сетка 6 × 6) над торсом пациента (а) и сравнение магнитоэнцефалограмм,полученных с помощью ВТСП и НТСП систем (б)Проведенныеисследованияпродемонстрировалиустойчивуюработоспособность и достаточно высокую чувствительность систем на основе263ВТСП-СКВИДов при работе в магнитноэкранированной комнате, и возможностьпостроениямногоканальныхСКВИД-системсплотнойупаковкойизмерительных каналов для решения задач медицинской диагностики.6.2 Магнитометрическая СКВИД-система для исследования МКГ малыхживотныхОднойизважныхзадачсовременноймедицинскойнаукиявляетсямоделирование и исследование различных сердечно-сосудистых заболеваний сиспользованием в качестве физических малых животных – кроликов, крыс,мышей и т.д.
Подобные исследования позволяют получать новые знания обэлектрофизиологии сердца, причинах появления и процессах развития различныхпатологий миокарда, испытывать эффективность действия фармакологическихпрепаратов, разрабатываемых для их терапии.
В этой связи разработка и созданиесоответствующегоинструментарияиметодикпроведенияисследованийэлектрической активности сердца малых животных являются актуальными, имагнитокардиография в данной области также может быть использована вкачестве практического инструмента.6.2.1 Особенности регистрации и обработки магнитных сигналов приисследовании МКГ малых животныхПроцедура регистрации и обработки МКГ малых животных (МЖ) имеетопределенные особенности, которые обусловлены, в основном, двумя факторами.Во-первых, параметры электрофизиологической активности сердца такихживотных отличаются от обычных параметров деятельности сердца человека.Так, частота сердечных сокращений (ЧСС) у крыс и мышей составляет 160 - 400ударов в минуту.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
