基于巨磁阻抗传感器阵列的胃磁快波检测方法研究

胃功能性疾病是一种严重影患者工作效率与生活质量、发病率很高的消化道疾病。胃电慢波和胃电快波可以分别反映胃的收缩节律和收缩强度，是该疾病的主要诊断依据。然而，由于受到人体组织衰减的影响，目前胃电快波的体表检测方法很不完善，容易导致该疾病的误诊。因此，采用组织衰减非常小的胃磁信号作为测量对象，是体表获取胃快波特征的一个非常有意义的探索。.巨磁阻抗传感器是目前国际上的研究热点，正越来越广泛地应用于生物磁场检测。本课题首先通过建立离子通道-体表胃磁场时变模型优化传感器位置，在电磁兼容性设计、噪声干扰处理研究的基础上，利用巨磁阻抗传感器阵列获取胃磁信号，分离出快波成分，提取其开始时刻、持续时间、频率和幅值等重要特征，攻克体表无法时域检测胃快波信号的难题，并进一步进行快波特征与胃功能性疾病关系的显著性分析，探索胃功能性疾病诊断的新方法，为功能性消化道疾病诊断提供新手段，对提高国民健康水平具有重大意义。

胃功能性疾病发病率极高，胃磁快波特征可作为该疾病诊断的重要依据，目前快波体表检测方法尚未成熟。其信号处理问题在该传感器应用中很普遍，其中较为重要的问题有：提取快波信号的发生时刻、持续时间、频率以及幅度等特征。将胃磁快波特征信息融合于现有的慢波诊断中，并发展新的胃功能性疾病诊断方法。国内外对这类问题的研究很重视。我们针对有关问题进行了深入的研究。首先建立了GMI(巨磁阻抗传感器)的标定方案，并且进行了理论推导，完成离子通道-体表胃磁场的时变模型的推导，并进行了理论计算。基于该方案进行了标定实验，得到的标定结果。构建了基于FPGA的阵列电路采集系统，设计了同步采集方法，并且实现了该方法。硬件结构上采用FPGA+DSP为核心架构，FPGA完成多通道信号采集的同步触发，在DSP中完成数字滤波。研究了面向巨磁阻抗传感器的陷波器, 并实现对某一特定频率的干扰信号时的陷波。为胃磁快波信号的采集，提出了双T型滤波器。并模拟了信号的功率谱分析方法，为在基于磁信号的胃快波表达奠定功率谱分析方法。构建了磁信号体表采集系统，研究了体表磁信号采集以及去除噪声方法。 搭建的GMI人体胃磁信号测量方案，制定了屏蔽方案。在实验中设计了基于多层屏蔽体的屏蔽措施，消除干扰源。首次得到了基于GMI的体表胃磁信号数据采集结果，采用独立成分分析以及PMUSIC的谱分析方法， 在新的屏蔽方案下， 首次得到了人体胃磁慢波的结果，以及快波计算结果。提出了基于动物体(狗体)内胃电，外部胃磁信号采集实验设计与实施，完成数据初步分析。发现胃磁信号主功率频谱与胃电信号频谱非同频率现象，以及胃磁快波混叠现象；被邀请在2015年国际生物医学工程大会上做该专题的大会报告。