一種肺磁圖的檢測方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及塵肺病的檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種肺磁圖的檢測方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 肺磁圖是指胸部各點(diǎn)肺磁場的分布圖?，F(xiàn)有的測量方法主要是利用肺部粉塵的鐵 磁性特性，在體外用中等強(qiáng)度的磁場使之磁化，去掉磁場后可在體表測得粉塵的剩余磁場。 與傳統(tǒng)的X射線、肺功能狀況檢測相比，具有無損害性和高靈敏度等特點(diǎn)，在塵肺病的早期 診斷和早期預(yù)防等方面具有良好的應(yīng)用價值。然而，實(shí)際應(yīng)用中存在W下問題： (1)肺磁場的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度約為，相對于地磁場緣矜f和城市噪聲胃·%數(shù)量 級而言，信號相當(dāng)微弱，需要極為敏感的探頭并盡量屏蔽外界磁噪聲。雖然低溫超導(dǎo)量子干 設(shè)器（S卵ID)生物磁圖儀已經(jīng)較為成熟，但是冷卻費(fèi)用高，屏蔽磁噪聲需要昂貴的磁屏蔽 室，在臨床應(yīng)用和臨床普及中受到限制。
[0003] (2)除了鐵磁性粉塵，很多非鐵磁性金屬的磁性會隨著外磁場的消失而消失，如 鉛、侶、儘等金屬粉塵及其化合物，故現(xiàn)有方法對于非鐵磁性金屬粉塵并不適用。
[0004] 鑒于此，本發(fā)明根據(jù)電磁感應(yīng)原理提出了一種主動肺磁圖的檢測方法與裝置。本 發(fā)明所述方法具有對人體無害、檢測精度高、操作方便和成本低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于塵肺病 早期診斷、早期預(yù)防的臨床檢測等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對目前肺磁圖檢測的局限性、設(shè)備昂貴和使用成本高等不足，本發(fā)明目的在于 提出一種肺磁圖的檢測方法與裝置。采用有源磁屏蔽罩抵消檢測點(diǎn)處的外部磁噪聲，用寬 頻交變信號控制發(fā)射線圈中的電流，通過線圈在人體胸部前后主動施加交變磁場。根據(jù)電 磁感應(yīng)原理，通電線圈主動發(fā)射的交變磁場在金屬粉塵中產(chǎn)生感應(yīng)磁場，通過陣列信號接 收、多目標(biāo)磁場反演和拼接得到肺磁場的分布圖，實(shí)現(xiàn)快速、高效和高精度的肺磁圖檢測。
[0006] 為了達(dá)到W上目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案： 一種肺磁圖的檢測裝置，包括寬頻推挽式發(fā)射線圈對和一對接收陣列組成的檢測終 端，W及目標(biāo)檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、有源磁屏蔽模塊和云計(jì)算模塊；其中檢測終端與目 標(biāo)檢測模塊相連接，目標(biāo)檢測模塊、有源磁屏蔽模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，數(shù)據(jù)處理 模塊與云計(jì)算模塊相連接；檢測終端用于發(fā)射和接收超寬帶檢測信號；目標(biāo)檢測模塊用于 檢測信號的驅(qū)動放大和對回波信號的處理；數(shù)據(jù)處理模塊用于實(shí)現(xiàn)整個裝置的檢測參數(shù)設(shè) 置與控制、寬頻檢測信號的產(chǎn)生、檢測數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)通信及人機(jī)交互；云計(jì)算模塊用于 多目標(biāo)磁場反演、單點(diǎn)肺磁場拼接的快速實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)通信；檢測終端的寬頻推挽式發(fā)射線 圈對的兩個寬頻推挽式發(fā)射線圈整體形狀均為條形(窄細(xì)條形)，二者正對著同時發(fā)射寬頻 磁信號，并同步旋轉(zhuǎn)遍歷整個檢測區(qū)域；兩個寬頻推挽式發(fā)射線圈各自和一組接收陣列組 裝在一起構(gòu)成檢測終端，接收陣列由多個靈敏度高的磁敏傳感器排列形成，對發(fā)射點(diǎn)周圍 的鄰域進(jìn)行接收；寬頻磁波接收信號的中屯、頻率可W根據(jù)發(fā)射信號的頻段進(jìn)行調(diào)整。
[0007] 進(jìn)一步實(shí)施地，所述的有源磁屏蔽模塊包括預(yù)處理單元和有源磁屏蔽罩；有源磁 屏蔽罩由多層柔性PCB電路板構(gòu)成，每層柔性PCB電路板上布有多個線圈組成平面陣列，并 且陣列中每個線圈陣元的信號能單獨(dú)控制，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動機(jī)械裝置調(diào)節(jié)有源磁屏蔽罩 中每個柔性PCB電路板的曲度，從而調(diào)整有源磁屏蔽罩上磁感應(yīng)線圈發(fā)射磁場的方向；同 時調(diào)節(jié)有源磁屏蔽罩上每個線圈陣元發(fā)射的磁信號，使得所述接收陣列處的磁噪聲最小， 達(dá)到局部的、主動消噪目的；在測試之前，預(yù)處理單元負(fù)責(zé)利用磁敏元件對環(huán)境磁噪聲進(jìn)行 感知和處理；有源磁屏蔽罩通過不斷調(diào)節(jié)線圈中的電流和調(diào)整有源磁屏蔽罩的曲率，使得 有源磁屏蔽罩產(chǎn)生的磁場與磁噪聲抵消，使接收陣列磁敏傳感器處接收的磁噪聲最小，實(shí) 現(xiàn)磁噪聲屏蔽。
[0008] 進(jìn)一步實(shí)施地，所述目標(biāo)檢測模塊包括發(fā)射單元、接收單元和頻率時鐘，其中發(fā)射 單元根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)置參數(shù)對接收的寬頻檢測信號進(jìn)行放大和D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的 信號用于控制發(fā)射線圈中的電流；接收單元根據(jù)選定的接收磁敏傳感器檢測磁場，對檢測 信號進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)緩存；頻率時鐘用于控制目標(biāo)檢測模塊中發(fā)射單元的脈沖 產(chǎn)生、增益校準(zhǔn)、接收單元的信號接收W及時間采樣的工作時序。
[0009] 進(jìn)一步實(shí)施地，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括寬頻信號發(fā)生單元、主控制器、檢測數(shù)據(jù)緩 存單元、人機(jī)交互平臺、存儲單元和通信單元，其中寬頻信號發(fā)生單元負(fù)責(zé)寬頻檢測信號的 產(chǎn)生成與驅(qū)動；主控制器采用嵌入式處理器，負(fù)責(zé)整個檢測裝置的探測參數(shù)設(shè)置與控制、整 個檢測裝置不同模塊之間的工作調(diào)度；檢測數(shù)據(jù)緩存單元負(fù)責(zé)緩存目標(biāo)檢測模塊接收的磁 信號數(shù)據(jù)；人機(jī)交互平臺負(fù)責(zé)檢測參數(shù)的設(shè)置和肺磁場的圖形顯示；存儲單元負(fù)責(zé)檢測參 數(shù)、檢測處理結(jié)果和分類特征庫的存儲；通信單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理模塊與云計(jì)算模塊之間數(shù) 據(jù)和控制信息的傳遞，采用有線或無線通信模式。
[0010] 進(jìn)一步實(shí)施地，所述云計(jì)算模塊包括多目標(biāo)磁場反演單元、肺磁場拼接單元和通 信單元；其中多目標(biāo)磁場反演單元根據(jù)磁敏傳感器接收的磁信號，采取頻率估計(jì)算法和幾 何學(xué)原理進(jìn)行多目標(biāo)磁場反演；肺磁圖拼接單元負(fù)責(zé)對單點(diǎn)肺磁場的辨識結(jié)果進(jìn)行拼接， 得到一個描述不同位置肺磁場的分布特性；通信單元負(fù)責(zé)云計(jì)算模塊和數(shù)據(jù)處理模塊之間 數(shù)據(jù)和控制信息的傳遞，采用有線或無線通信模式。
[0011] 利用所述的檢測裝置的肺磁圖檢測方法，即采用有源局部磁屏蔽罩抵消檢測點(diǎn)處 的外部磁噪聲，用寬頻交變信號控制發(fā)射線圈中的電流，通過發(fā)射線圈在人體胸部前后主 動施加交變磁場，在金屬粉塵中產(chǎn)生感應(yīng)磁場，通過陣列信號接收、多目標(biāo)磁場反演和拼 接得到肺磁場的分布圖，實(shí)現(xiàn)快速、高效和高精度的肺磁圖檢測。
[0012] 進(jìn)一步實(shí)施地，所述的肺磁圖檢測方法包括如下步驟： 步驟1 :檢測裝置的參數(shù)配置；設(shè)置的參數(shù)包括發(fā)射線圈參數(shù)、寬頻檢測信號參數(shù)、有 源屏蔽信號參數(shù)、磁場反演單元參數(shù)、通信單元參數(shù)和檢測結(jié)果顯示參數(shù)； 步驟2 :裝置設(shè)備狀態(tài)檢測；該步驟所檢測的狀態(tài)包括：發(fā)射線圈的連接狀態(tài)，檢測終 端與數(shù)據(jù)處理模塊的連接狀態(tài)，接收陣列的連接狀態(tài)，有源屏蔽模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的連 接狀態(tài)，數(shù)據(jù)處理模塊與人機(jī)交互模塊的連接狀態(tài)，通信單元的連接與在線狀態(tài)，檢測裝置 電源容量狀態(tài)； 步驟3 :磁噪聲的屏蔽；在無檢測目標(biāo)的狀態(tài)下，啟動有源磁屏蔽模塊，根據(jù)磁敏元件 接收到的磁噪聲，不斷調(diào)整有源磁屏蔽模塊中發(fā)射磁屏蔽信號的參數(shù)，通過有源磁屏蔽罩 中的步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化調(diào)整屏蔽層的曲度，使得被測區(qū)域內(nèi)的磁噪聲達(dá)到最小狀態(tài)； 步驟4 :檢測前的增益校準(zhǔn)；其中增益校準(zhǔn)方式包括兩種：手動增益與自動增益；手動 增益校準(zhǔn)方式由檢測人員根據(jù)檢測對象介質(zhì)的特性設(shè)置增益參數(shù)；自動增益校準(zhǔn)方式則是 在從檢測對象獲得樣本圖像后，由數(shù)據(jù)處理模塊自動估算檢測對象介質(zhì)的增益參數(shù)； 步驟5 :寬頻檢測信號的產(chǎn)生；數(shù)據(jù)處理模塊的寬頻信號發(fā)生單元根據(jù)步驟1所設(shè)置的 寬頻檢測信號參數(shù)產(chǎn)生寬頻