CN103829936A - 一种光纤颅脑压监护仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光纤颅脑压监护仪，所述监护仪中的光纤压力传感器放置于颅腔内，在颅内压力的作用下，光纤压力传感器敏感膜发生形变，使得入射激光的反射率发生变化，该反射光通过多模光纤传输到干涉滤光片，仅使1310nm激光进入光电探测器，光电探测器将带有压力信息的反射光转换为电信号，然后经过放大、分析与处理，显示于数字仪上，并用记录仪连续描记出颅脑内部压力曲线，以便随时了解颅内压的变化；本发明的光纤颅内压监护仪可以对病人的颅内压进行最迅速、可观和准确的监测，并给出颅脑压变化的全部信息。在神经外科、内科和儿科等专业有着广阔的应用。
Description
技术领域
本发明属于光电传感器研究技术领域，具体涉及一种用于测量颅内压的光纤颅脑压监护仪，本发明适用于神经外科、内科和儿科中的重型颅脑损伤的病人；脑肿瘤和脑血管病术后的病人；有颅内占位性病变和脑水肿可能的病人；有脑出血倾向的病人的颅内压变化过程的精确测量。
背景技术
目前市场上在用的颅内压监测主要分为创伤性和无创伤性两种，创伤性主要有：腰椎穿刺法、脑实质内监测。蛛网膜下腔监测、神经内镜监测等。无创性颅内压监测主要有：临床表现和影像学检测、视网膜静脉压或动脉压法、鼓膜移位法、前囟测压、无创脑电阻抗监测、近红外光谱技术等。腰椎刺穿法是最原始的方法，其缺点是可能发生神经损伤、出血、感染等并发症，在病情严重或怀疑颅内压极高时会形成脑疝的危险，同时，该方法所测的压力不一定能够真实反映颅内压的变化；脑实质内监测法采用微小显微镜或光学换能器放置在脑实质内，但是只能反映局部ICP，且传感器容易脱落移位。蛛网膜下腔监测可以通过螺栓传递到压力换能器进行测压，此方法操作简便，对脑组织无明显影响。但是感染概率较大，螺栓容易松动、堵塞而影响测量结果。神经内镜监测是内镜工作通道中放置微型传感器，术中能够连续准确的监测颅内压变化，术后也可以连续监测，当颅内压变化明显时其应用有所限制，监测效果主要受冲洗、吸引和脑脊液流失等因素影响，当前还没有成熟产品。影像学监测具有客观、准确，能定位定性等优点，但价格较贵，不能进行床旁和连续监测。鼓膜移位法过度暴露于声音刺激中能引起暂时性音阈改变而影响测量，有脑干和中耳病变的病人，因镫骨肌反射缺陷不能连续监测，不安静、不合作及老年人均不宜监测。前囟测压主要用于新生儿和婴儿监测，该方法不能使用于成年人。近红外光谱技术650-1100 mm范围的近红外线能穿透头皮、颅骨及脑皮质达2-2.5cm，然后返回到头皮。在头皮上放置光源感受器可以测量相关信息的变化，自1977年Jobsis首次将NIRS 用于无创监测脑组织血液成分变化以来，NIRS在ICP监测方面进展较快，以此方法以获得的监测值来计算ICP，敏感性较高，具有良好的应用前景，但尚处于研究阶段。
光纤作为新时代的产物，本身具有很多优点，正是由于这些优点，使其已成为目前最受关注的颅内压监护的方式之一。布里-珀罗（F-P）光纤传感器基于多光束干涉，可有效消除光纤由于应变、温度等造成的相位噪声的影响，具有很高的灵敏度，通常被应用于物理量的测量，例如温度、压力、震动、位移、应力等。
目前，科学家们正在研究将光纤传感器应用于医疗方面，美国加州圣地亚哥Camino实验室开发的MPM-1型多参数颅内压监护仪，该产品上市以来，目前已经已获得了众多客户的广泛认可，MPM-1型颅内压监护仪是Camino系列中最先进的型号，能够完全符合临床需求。加拿大FISO技术研究所研制的微小型125mm全玻璃F-P压力传感器主要由易弯曲的硅膜和毛细管构成，该传感器具有高的稳定性和敏感性，通过实验测试，可获得~2nm/kPa（即~0.3nm/mmHg）敏感性。国内现在还没有光纤颅内压监护仪产品，各大医院使用的基本都是以上两家的光纤颅内压监护仪，但是该产品价格昂贵，使用时间短、病人难以承受。
发明内容
为了克服传统颅内压测量法的不足，同时降低病人的医疗费用，本发明提供了一种光纤颅内压监护仪，本发明的监护仪不仅可以对颅内压进行监测，而且可以给出压力变化的连续曲线，具有操作简单、抗电磁干扰能力强、费用低等优点。
本发明的一种光纤颅内压监护仪中的用于感应颅腔压力的光纤传感器置于颅腔内，光纤传感器与多模光纤连接；多模光纤中的一根与波长为1310nm的LED光源连接， LED光源的另一端与LED驱动连接；多模光纤中的另外两根光纤分别与两个光电探测器连接，两个光电探测器的输出端分别与预放模块的两个输入端连接，预放模块的两个输出端分别与信号采集处理模块的输入端连接，信号采集处理模块的输出端与显示模块连接。
所述的光纤传感器由敏感膜和保护壳体组成。
所述的光纤传感器中的敏感膜由金属铜或者硅制成；壳体由不锈钢材料或者陶瓷材料制成。
本发明的有益效果是：该光纤颅内压监护仪可动态准确的对颅内压进行测量，有效的提高颅内压测量范围和线性度，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好、光路有可绕曲性、结构简单、体积小、重量轻等一系列独特的优势。同时，该光纤颅内压监护仪传感头的价格只有国外进口产品的一半，而且使用非常方便。
本发明光纤颅内压监护仪对于疾病的早期诊断、指导治疗、判断预后、提高疗效等方面有较大的帮助，也可以弥补腰椎穿刺法的不足。本发明适用于神经外科、内科和儿科等医疗专业。
附图说明
图1为本发明的光纤颅内压监护仪的结构框图；
图中：1.脑室 2.光纤传感器 3.多模光纤 4.多模光纤 5.多模光纤 6.光电探测器 7.光电探测器 8 .LED光源 9. LED驱动 10.预放模块 11.信号采集处理模块 12.显示模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的用于颅内压测量的光纤颅内压监护仪包括LED光源、LED驱动、光纤传感器、多模光纤、光电探测器、预放模块、记录及处理模块，显示模块。其中，光纤传感器的一端置于颅腔内，用于感应颅腔压力，光纤传感器另一端分别与多模光纤的一端连接，其中一根多模光纤用于输入LED光，多模光纤另一端与LED光源的输出端连接，LED光源的另一端与LED驱动连接。另外两根多模光纤的一端分别与两个光电探测器的一端连接，光电探测器的另一端与预放模块的一端连接，预放模块的另一端与信号采集与处理模块的一端连接，信号采集与处理模块的另一端与显示模块连接。
该光纤颅内压监护仪是利用石英光纤和带有敏感膜的光纤传感器作为传感元件，然后将该光纤传感器放置于颅腔内，敏感膜在颅内压力的作用下发生形变，从而产生挠度，使得照射在敏感膜内表面的反射光信号发生变化，该携带压力信息的反射光接收通过光纤传输到光电探测器，再经过预放、信号采集与处理模块，最终给出颅内压力值。
本发明解决的技术问题所采用的技术方案是：采用多模光纤作为光传输元件，多模光纤的一端与传感头连接作为光纤传感器，然后将光纤传感器置于颅腔内，在颅内压力的作用下，敏感膜发生形变产生挠度，使得敏感膜表面的反射光功率发生变化，两根多模光纤的一端与光电探测器连接，光电探测器将反射光信号转化为电信号，再经过预放、信号采集与处理模块，显示出颅内压力的变化过程。
如图1所示，脑室1与测量颅压力变化过程的光纤传感器2的一端连接，光纤传感器2的另一端分别与传输LED光的多模光纤3、多模光纤4和多模光纤5连接的一端连接，多模光纤3和多模光纤4用于传输传感头敏感膜产生的反射光，多模光纤5用于传输LED光到敏感膜内表面，多模光纤3和多模光纤4的另一端分别光电探测器6和光电探测器7的一端连接，光电探测器6和光电探测器7用于将反射光转换为电信号，从而方便后续信号处理与分析，光电探测器6和光电探测器7的另一端与对反射光信号进行放大的预放模块10的一端连接，预放模块10的另一端与信号采集与处理模块11的一端连接，采集与处理模块11用于将电信号进行采集、分析、计算，给出颅脑压力值，信号采集与处理模块11的另一端与显示模块12连接。
本发明的用于颅脑内部压力的精确测量，弥补了腰椎穿刺法、脑实质内监测。蛛网膜下腔监测、神经内镜监测的不足，能够用于脑实质内、脑室内、硬膜下等不同部位的持续颅内压实时监测，并可以根据使用者的设置对颅内压的升高给予报警提示，以便尽早的治疗干预。适用于颅脑损伤，尤其是重型颅脑损伤的病人、脑肿瘤和脑血管病术后的病人、有颅内占位性病变和脑水肿可能的病人、有脑出血倾向的病人。
本发明采用多模光纤作为传输反射光信号，可有效消除光纤由于应变、温度等造成的相位噪声的影响，具有很高的灵敏度。
本发明采用铜模或者硅膜作为敏感膜，不仅提高了系统的灵敏度，而且还大大降低了传感头的体积，降低了病人颅脑开孔的尺寸。
采用两根多模光纤接收敏感膜内表面的反射光，其作用是提高反射光接收效率，降低测量误差。
Claims (3)
1.一种光纤颅内压监护仪，其特征在于：所述的监护仪中的用于感应颅腔压力的光纤传感器置于颅腔内，光纤传感器与多模光纤连接；多模光纤中的一根与波长为1310nm的LED光源连接， LED光源的另一端与LED驱动连接；多模光纤中的另外两根光纤（3、4）分别与两个光电探测器（6、8）连接，两个光电探测器的输出端分别与预放模块的两个输入端连接，预放模块的两个输出端分别与信号采集处理模块的输入端连接，信号采集处理模块的输出端与显示模块连接。
2.根据权利要求1所述的光纤颅内压监护仪，其特征在于：所述的光纤传感器由敏感膜和保护壳体组成。
3.根据权利要求2所述的光纤颅内压监护仪，其特征在于：所述的光纤传感器中的敏感膜由金属铜或者硅制成；壳体由不锈钢材料或者陶瓷材料制成。
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