CN100356891C - 微创颅内压检测系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微创颅内压检测系统及其使用方法，属于颅脑检测技术领域。包括传感器、电桥测量电路、信号放大电路、相敏检波电路、滤波电路、数据采集电路、应变修正系统、颅顶骨和硬脑膜粘弹性处理系统、结果显示、振荡电路、电源。电源(14)除了为信号放大电路(5)供电外，还通过振荡电路(13)同时为电桥测量电路(4)和相敏检波电路(6)供电，而应变修正系统(9)和颅骨与硬脑膜粘弹性处理系统(10)组成微机处理系统(11)；应变测量系统(3)还接有传感器(2)、微机处理系统(11)、结果显示(12)；传感器(2)粘贴在人体颅顶骨外表面。优点在于：结构简单、安全易操作、对患者创伤小、减少交叉感染、测量精度高、可长期测量。

Description

微创颅内压检测系统及其使用方法

技术领域

本发明属于颅脑检测技术领域，特别是提供了一种微创颅内压检测系统及其使用方法。

背景技术

脑神经外科危重患者多、病情变化快，颅脑手术危险性较大。无论是开颅、钻孔还是穿刺等手术时机的确定将对颅脑患者起着生死攸关的作用，因而在临床上测量与颅损伤程度直接相关的颅内压指标就显得十分重要，迅速、客观和准确的颅内压检测值是观察颅脑疾病患者病情变化、判断手术时机、指导临床用药和评估预后的必备手段之一，为及时判断病情挽救患者生命起到关键性作用。

目前，国内外对颅内压的检测技术进行了大量研究，但临床上常用的主要是脑室法、硬膜下法、蛛网膜下法、硬膜外法、脑组织法、腰椎穿刺法等颅内压检测方法对患者都是有创的，即具有损伤性和侵入性。实施前五种检测技术时，必须在病人头部钻开不同大小的探测孔，将引流管或传感器置入颅内，从而测得颅内压。此技术会给病人头部留下永久性损伤，病人普遍不愿接受；此外还会给病人造成很大痛苦，增加了交叉感染的危险，美国专利US3877137、US3686958、US3757770、中国专利CN96216235.3等就采用了上述方法。而腰椎穿刺测压方法也是有创性的，在测量时会使脑脊液压力突然降低，有可能诱发脑疝，出现危险。

为使颅内压诊断手段更广泛地应用于一般临床及功能性检查、减小对患者的创伤，近年来很多发明者对微创或无创颅内压测量进行了研究。如美国专利US4204547是利用在颈部的选择位置上短时间阻塞颈部静脉血流，按照阻塞的时间间隔来测量血液流动的变化速率，从而确定颅内压数据；US4841986是利用脑视觉诱发电位的第二负向波(N₂波)的延迟时间与颅内压的关系，进行视觉刺激并测量N₂波的延迟时间求得颅内压的数据；US5074310是利用颅内液体的压力通过内耳影响蹬骨肌的收缩，用容积流量装置测得与蹬骨肌收缩相对应的鼓膜运动，辅以听觉声阻抗等参数，根据先验关系式得到颅内压力值；US5117835是利用力学振荡器对颅肌施加微创的力学振荡，通过传感器在颅骨的另一部位测得频率响应谱，与激励信号的频谱分析比较，从而得出颅内压值。中国专利CN85203288U采用对中医人体穴位施加电脉冲，检测反射电信号的方法来检测颅内压；CN01135697.9利用气动压力推动眼球测量脑积液的压力；CN02104049.4利用蛛网膜反射发光管发出的近红外光，由光敏管接收脉动信号，从而定性分析颅内压高低；CN200420042294.6利用眼动脉变形情况，推出眼动脉的弹性特性，根据血液动力学基本原理得到颅内压值。

可以看出，这些微创颅内压检测系统和方法多是通过间接手段获得的，其中，US4204547技术压迫病人颈静脉，会使颅内压(脑脊液压力)迅速上升100～300毫米水柱，显然检测的测量误差较大，而且由于影响因素较多，所以检测误差较大，检测结果不准确、不稳定；病人需要被测的相应身体部位如果有疾患，则这些测量方法不能涵盖所有病人，应用范围小；同时，存在着操作较复杂、测量仪器较昂贵、测量不及时便捷、不适用于远程和常规检查等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微创颅内压检测系统及其使用方法，解决了背景技术中有创颅内压检测系统和方法存在的对患者创伤性问题，同时也解决了微创或无创颅内压检测技术存在的检测结果不准确、不稳定，应用范围小，操作复杂，不适用于常规检查等问题。

本发明包括：传感器2、电桥测量电路4、信号放大电路5、相敏检波电路6、滤波电路7、数据采集电路8、应变修正系统9、颅顶骨和硬脑膜粘弹性处理系统10、结果显示12、振荡电路13、电源14，如附图1所示。其电源除了为信号放大电路5供电外，还通过振荡电路13同时为电桥测量电路4和相敏检波电路6供电，而应变修正系统9和颅骨与硬脑膜粘弹性处理系统10组成微机处理系统11。应变测量系统3还接有传感器2、微机处理系统11、结果显示12；传感器2粘贴在人体颅顶骨外表面。

数据采集电路8获得的颅顶骨应变值通过应变修正系统9的修正范围在13.04％～22.22％内；随颅内压的变化，粘弹性处理系统10中颅骨与硬脑膜的粘弹特性对应变值的影响小于14％。

本发明的使用方法是：对被测病人用80g/L硫化钠做头顶部脱毛，常规消毒铺无菌手术巾，在顶骨前缘弧形切开皮肤、皮下和骨膜，向后翻起皮肤、皮下及骨膜瓣至顶骨，拉开肌肉，露出骨面，对骨面进行清洁处理；用乙醇、氯仿擦洗骨面，除去有机物，保持干燥；在传感器2的基底上涂“502”胶，粘贴于被测病人颅顶骨外表面测点处1，指压1.5～3分钟；表面涂氯丁橡胶防潮；用绝缘导线做应变片引出线，预留缓冲环后，头部引出线焊在用“502”胶粘贴在头部的接线端；整个手术过程是无菌操作，术后接通电路。

根据力学原理，随着颅内压的波动颅骨与硬脑膜会发生向外膨胀或向内收缩的变形，颅顶骨外表面的应变值通过传感器2反应出，传感器2通过绝缘导线与电桥测量电路4相连，电桥测量电路4的应变输出信号分别经信号放大电路5放大、相敏检波电路6和滤波电路7检波滤波后，由数据采集电路8得到颅顶骨应变值，其中信号放大电路5由电源14直接供电，而电桥测量电路4与相敏检波电路6由电源14经振荡电路13后分别供电；数据采集电路8得到的颅顶骨应变测量值经应变修正系统9进行13.04％～22.22％范围内的应变修正，再通过颅骨和硬脑膜粘弹性对应变不超过14％影响的粘弹性处理系统10，即颅顶骨应变测量值通过微机处理系统11的处理得到颅内压的变化值，并在结果显示12中显示出来。

本发明的优点在于：采用了微创伤的方法检测颅内压，避免了颅内感染、脑积液泄漏、颅内出血等并发症，减少了病人的痛苦和危险性；且只需在病人头部皮肤上进行手术操作，通过在颅顶骨外表面粘贴传感器便可直接获得病人的生物信息；最终结果显示出颅内压的数值，测量手段直接有效，非常安全；测压采用了精密的应变传感器，并有微机处理系统，通过与颅脑内颅内压直接相关联的颅顶骨的变形，建立起颅内压与颅骨应变之间的函数关系，使得检测方法直接有效、精确度高、受外界影响小，所以本发明具有安全易操作、对患者创伤小、减少交叉感染、测量精度高、可长期测量、使用方便等特点。

附图说明

附图1为本发明的微创颅内压检测系统的总体结构框图。其中，头颅示意1、传感器2、电桥测量电路4、信号放大电路5、相敏检波电路6、滤波电路7、数据采集电路8、应变修正系统9、颅顶骨和硬脑膜粘弹性处理系统10、结果显示12、振荡电路13、电源14。

具体实施方式

下面对照附图1，通过实施例对本发明做详细说明。

对被测病人用80g/L硫化钠做头顶部脱毛，常规消毒铺无菌手术巾，在顶骨前缘弧形切开皮肤、皮下和骨膜，向后翻起皮肤、皮下及骨膜瓣至顶骨，拉开肌肉，露出骨面，对骨面进行清洁处理；用乙醇、氯仿擦洗骨面，除去有机物，保持干燥；在传感器2的基底上涂“502”胶，粘贴于被测病人颅顶骨外表面测点处1，指压1.5～3分钟；表面涂氯丁橡胶防潮；用绝缘导线做应变片引出线，预留缓冲环后，头部引出线焊在用“502”胶粘贴在头部的接线端；整个手术过程是无菌操作，术后接通电路。

根据力学原理，随着颅内压的波动颅骨与硬脑膜会发生向外膨胀或向内收缩的变形，颅顶骨外表面的应变值通过传感器2反应出，传感器2通过绝缘导线与电桥测量电路4相连，电桥测量电路4的应变输出信号分别经信号放大电路5放大、相敏检波电路6和滤波电路7检波滤波后，由数据采集电路8得到颅顶骨应变值，其中信号放大电路5由电源14直接供电，而电桥测量电路4与相敏检波电路6由电源14经振荡电路13后分别供电；数据采集电路8得到的颅顶骨应变测量值经应变修正系统9进行13.04％～22.22％范围内的应变修正，再通过颅骨和硬脑膜粘弹性对应变不超过14％影响的粘弹性处理系统10，即颅顶骨应变测量值通过微机处理系统11的处理得到颅内压的变化值，并在结果显示12中显示出来。

本实施例如附图1所示，2是电阻应变片传感器，由敏感栅、引线、粘结剂、基底和盖层等组成，其中用金属或半导体材料制成的单丝或栅状体的敏感栅是将应变量变换成电阻变化量的敏感部分，敏感栅的电信号由呈带状或丝状的导线引出，基底保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，用具有一定电绝缘性能的粘结剂“502”胶将敏感栅固定在基底上，盖层是用来保护敏感栅而覆盖在上面的绝缘层，电阻应变片传感器2将颅骨随颅内压的应变通过应变片上的敏感栅反映出来；电阻应变片传感器2通过接线端引出的绝缘导线接入电桥测量电路4的输入端，电桥测量电路4将应变片电阻的变化转换成电流或电压信号；电桥测量电路4的输出端与信号放大电路5的输入端相接，信号放大电路5将电桥测量电路4送来的微弱信号进行不失真放大，输出足够的功率；信号放大电路5的输出端与相敏检波电路6的输入端相接，相敏检波电路6将信号放大电路5送来的调幅波进行相敏检波，还原为放大了的信号，同时反应被测信号的极性，即是拉应变还是压应变；相敏检波电路6的输出端与滤波电路7的输入端相接，滤波电路7将相敏检波电路6解调后的信号波形上的高频成分滤掉，使波形平行；滤波电路7的输出端与数据采集电路8的输入端相接，滤波电路7输出的信号在数据采集电路8上显示出颅顶骨的应变信号；电桥测量电路4的载波电压是由振荡电路13供给的正弦波交流电压，由信号电压进行调幅，输出一窄频带的调幅电压信号送入信号放大电路5；相敏检波电路6的参考电压也由振荡电路13供给，其频率应比测量频率高10倍左右；电源14同时给振荡电路13和信号放大电路5供电；数据采集电路8输出端输出的应变信号进入应变修正系统9的输入端，在应变修正系统9中进行13.04％～22.22％范围内的应变修正；从应变修正系统9输出端输出的薄壁球壳测量修正的应变量再进入粘弹性处理系统10的输入端，在粘弹性处理系统10中通过颅骨和硬脑膜粘弹性对应变不超过14％的修正处理，即数据采集电路8输出端输出的颅顶骨应变测量值通过微机处理系统11的处理转换为颅内压的变化量；最后，粘弹性处理系统10输出端与结果显示12的输入端相接，颅内压的数字信号在结果显示12中直接显示出来。

Claims (2)

1、一种微创颅内压检测系统，包括传感器、应变测量系统、微机处理系统、结果显示；其中应变测量系统包括电桥测量电路、信号放大电路、相敏检波电路、滤波电路、数据采集电路、振荡电路和电源(14)，微机处理系统包括应变修正系统和颅骨与硬脑膜粘弹性处理系统；其特征在于：颅顶骨外表面的应变值通过传感器(2)的敏感栅反映出来，应变片电阻信号经过应变测量系统(3)的信号转换、不失真放大、相敏检波和滤波作用，得到颅顶骨的应变信号，再通过微机处理系统(11)的处理得到颅内压的变化值，并在结果显示(12)中显示出来；应变测量系统(3)中的电桥测量电路(4)、信号放大电路(5)、相敏检波电路(6)、滤波电路(7)、数据采集电路(8)顺序连接；电源(14)除了为信号放大电路(5)供电外，还通过振荡电路(13)同时为电桥测量电路(4)和相敏检波电路(6)供电；微机处理系统(11)中的应变修正系统(9)和颅骨与硬脑膜粘弹性处理系统(10)顺序连接。

2、按照权利要求1所述的微创颅内压检测系统，其特征在于：所述数据采集电路得到的颅顶骨应变值通过应变修正系统的修正范围在13.04％～22.22％内；随颅内压的变化，颅骨与硬脑膜的粘弹特性对应变值的影响小于14％。

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