CN105286847A - 颅内压的检测系统及颅内压检测装置的植入方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种颅内压的检测系统及颅内压检测装置的植入方法,颅内压的检测系统包括上位机和下位机；上位机包括：第一微控制器、大气压力传感器和第一无线通信模块；下位机包括：第二微控制器、颅内压力检测装置和第二无线通信模块；颅内压力检测装置包括引流器，压力传感器和电路板，第二无线通信模块和第一无线通信模块无线通信连接。颅内压检测装置的植入方法包括步骤:对颅骨进行钻通孔，将引流器沿通孔插入颅内，使引流器的入口端位于硬膜下或硬膜外；将压力传感器设置在引流器的出口端，并将压力传感器和引流器之间进行密封。其能够对航天微重力环境下的宇航员或地面实验动物进行连续性颅内压检测，从而填补了该领域的空白。

Description

颅内压的检测系统及颅内压检测装置的植入方法

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域，特别涉及一种颅内压的检测系统及颅内压检测装置的植入方法。

背景技术

在航天微重力环境下，对航天员进行健康监测或航天生理学实验，需要对颅内压进行检测。在地面生物模拟实验中，也往往需要对大鼠等实验动物进行长期、连续的颅内压检测，以获取较为完整的实验数据、进行相关研究。

颅内压(IntracranialPressure)是指颅内容物(脑组织、脑血流及脑脊液)对颅腔壁产生的压力，即颅内与大气环境间的相对压力，目前多以脑脊液压力为代表。对颅内压的检测主要有两类技术手段：有创性颅内压检测与无创性颅内压检测。

有创性颅内压检测指通过有创手术(如额部导管穿刺、腰椎穿刺等)将压力传感设备置于脑室内、脑实质内、硬膜下、硬膜外、蛛网膜下腔或腰椎内进行检测，或通过穿刺对脑脊液引流进行检测，从而实现对颅内压值的获取。现有的有创性颅内压检测技术，一般为临床使用的单次或短期检测技术，其检测设备核心是有线压力传感器。传感器置入颅内，对颅内压受试者的运动强度有较严格的要求；传感器导线的存在，严重限制了受试者的活动范围；同时因传感器置入或脑脊液引流伴随着有创性手术，检测过程中存在并发感染、穿刺出血等风险。在航天微重力环境下，有创性颅内压检测需要进行开颅手术且严重限制航天员活动，因此并不适用；地面生物模拟实验方面，由于大鼠等实验动物体积小、实验过程不会完全配合，有创性颅内压检测只能在其麻醉状态下进行短期检测，无法满足连续性检测需求。

无创性颅内压检测技术主要包括影像学检查、视神经鞘直径检测、视网膜静脉压或动脉压检测、经颅多普勒超声检测、闪光视觉诱发电位检测、鼓膜移位法检测、前卤测压法检测、生物电阻抗检测、近红外光谱检测等手段。无创性颅内压检测均属于间接性颅内压检测，不同检测方式基于不同的检测原理进行，故不同检测方式间适应性、准确性差距较大。如视神经鞘直径检测法通过对视神经鞘直径的影像学检测，进而定性地推断颅内压的变化，难以获取准确的颅内压值；视网膜静脉压或动脉压检测，通过视网膜静脉/动脉压的变化间接、定性地推测颅内压变化，其准确性一般也较差；闪光视觉诱发电位法检测，通过眼部接受闪光刺激到大脑皮层接收到响应信号的时间，从而推导视神经的活动状态，进而推导颅内压的大小；鼓膜移位法对被测者年龄有一定要求。此外，无创性颅内压检测设备一般体积较大且针对人体进行设计，在航天环境及动物实验中并不适用。

由于有创性颅内压检测与无创性颅内压检测的上述缺陷，现有颅内压检测技术难以应用于航天微重力环境，也难以在地面生物实验长期颅内压检测中加以应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种颅内压检测装置的植入方法及颅内压的检测系统，其能够对航天微重力环境下的宇航员或地面实验动物进行连续性颅内压检测。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种颅内压的检测系统，包括上位机和下位机；

所述上位机包括：第一微控制器、大气压力传感器和第一无线通信模块；

所述第一微控制器分别与所述大气压力传感器和所述第一无线通信模块电连接；

所述大气压力传感器实时采集大气压力值并将其发送至所述第一微控制器；

所述下位机包括：第二微控制器、颅内压力检测装置和第二无线通信模块；所述颅内压力检测装置包括引流器，压力传感器和电路板；

所述引流器用以对目标对象的颅内的硬膜下或硬膜外脑脊液进行引流，所述压力传感器设置于所述引流器内，用以检测所述植入对象的颅内的绝对压力值，所述电路板与所述压力传感器电连接，所述第二微控制器与所述电路板通信连接并与所述第二无线通信模块电连接，所述第二无线通信模块和所述第一无线通信模块无线通信连接；

所述压力传感器实时检测颅内的绝对压力值，并将其通过所述电路板发送至所述第二微控制器，所述第二微控制器将接收到的颅内的绝对压力值通过所述第二无线通信模块发出，所述第一无线通信模块接收所述第二无线通信模块发出的颅内的绝对压力值，并将其发送至所述第一微控制器，所述第一微控制器将接收到的颅内的绝对压力值和大气压力值进行对比，并得出对比结果。

较优地，所述电路板为柔性材料，并且其表面包覆生物相容材料。

较优地，所述上位机还包括外部终端；

所述第一微控制器包括串口通信模块，所述外部终端与所述串口通信模块电连接；

所述第一微控制器通过所述串口通信模块将颅内的绝对压力值、大气压力值以及对比结果发送至所述外部终端，并通过所述外部终端显示。

较优地，所述上位机还包括存储器，所述存储器与所述第一微控制器电连接，所述第一微控制器将颅内的绝对压力值、大气压力值以及对比结果发送至所述存储器储存。

一种颅内压检测装置的植入方法，所述颅内压检测装置为以上任意技术特征的颅内压检测系统中的所述颅内压检测装置；

包括步骤：

S100、麻醉目标对象后切开植入处皮肤，并对植入处皮肤进行钝性分离；

S200、对颅骨进行钻通孔，将引流器沿通孔插入颅内，使引流器的入口端位于硬膜下或硬膜外，并将引流器固定在颅骨上；

S300、将压力传感器设置在引流器的出口端，并将压力传感器和引流器之间进行密封；

S400、将压力传感器和电路板连接在一起，并将电路板固定在颅骨上。

较优地，S200中包括步骤：

S210、在暴露的颅骨表面覆盖骨水泥，并通过骨水泥将引流器固定在颅骨上。

较优地，S210中包括步骤：

S211、在暴露的颅骨表面钻盲孔，并在盲孔中旋入螺钉，使螺钉与引流器的顶部平齐；

S212、在暴露的颅骨表面覆盖骨水泥，使骨水泥与螺钉和引流器的顶部平齐。

较优地，S400中包括步骤：

S410、将电路板通过螺钉固定在骨水泥上。

较优地，S300中包括步骤：

S310、将医用嵌缝材料涂覆在引流器外部，并通过医用嵌缝材料将压力传感器和引流器之间密封。

较优地，电路板为柔性材料，并且其表面包覆生物相容材料；

S400中包括步骤：

S410、通过螺钉将电路板直接固定在颅骨上；

S400后包括步骤：

S500、复位颅部皮肤并缝合。

采用上述技术方案，使本发明能够对航天微重力环境下的宇航员或地面实验动物进行连续性颅内压检测，从而填补了该领域的空白。

附图说明

图1为实施例一中的颅内压的检测系统结构示意图；

图2为实施例二中的颅内压检测装置的植入方法的流程示意图；

图3为实施例二中的大鼠的颅内压检测装置的植入示意图；

其中：1上位机；11第一微控制器；111串口通信模块；12大气压力传感器；13第一无线通信模块；14存储器；2下位机；21第二微控制器；22颅内压检测装置；221引流器；222压力传感器；223电路板；23第二无线通信模块；3供电电源；31稳压芯片；4颅骨；5骨水泥；6医用嵌缝材料；7M2内六角圆柱头螺钉。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的颅内压检测装置的植入方法及颅内压的检测系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，一种颅内压的检测系统，包括上位机1和下位机2；上位机1包括：第一微控制器11、大气压力传感器12和第一无线通信模块13；第一微控制器11分别与大气压力传感器12和第一无线通信模块13电连接；大气压力传感器12实时采集大气压力值并将其发送至第一微控制器11；

下位机2包括：第二微控制器21、颅内压力检测装置22和第二无线通信模块23；颅内压力检测装置22包括引流器221，压力传感器222和电路板223；引流器221用以对目标对象的颅内的硬膜下或硬膜外脑脊液进行引流，压力传感器222设置于引流器221内，用以检测植入对象的颅内的绝对压力值，电路板223与压力传感器222电连接，第二微控制器21与电路板223通信连接并与第二无线通信模块23电连接，第二无线通信模块23和第一无线通信模块12无线通信连接；压力传感器222实时检测颅内的绝对压力值，并将其通过电路板223发送至第二微控制器21，第二微控制器21将接收到的颅内的绝对压力值通过第二无线通信模块23发出，第一无线通信模块13接收第二无线通信模块23发出的颅内的绝对压力值，并将其发送至第一微控制器11，第一微控制器11将接收到的颅内的绝对压力值和大气压力值进行对比，并得出对比结果(例如将颅内的绝对压力值和大气压力值做差，检测出颅内压)。其中，第二微控制器21和第二无线通信模块23可以直接集成到电路板223上。

其中，第一微控制器11和第二微控制器21可以采用基于Cortex-M3内核的中小容量微控制器但并不限于此，也可以是能够实现功能的其他微控制器。第一无线通信模块13和第二无线通信模块23可以采用射频、蓝牙、zigbee或其他无线通信模块。由于压力传感器222需要植入目标对象的颅骨内，本实施例中的压力传感器222采用意法半导体(ST)生产的型号为LPS22HB或LPS25HB的压力传感器，其具有高精度防尘、防水超小型的优点。

需要说明的是，第一微控制器11和第二微控制器21均通过稳压芯片与31供电电源3电连接，以保证供电的稳定性，稳压芯片31可以采用AdvancedMonolithicSystems等公司生产的稳压芯片或其他非标稳压装置。

通过采用以上技术方案，能够实现对航天微重力环境下的宇航员或地面实验动物进行颅内压检测，并且检测具有连续性。

具体地，如果目标对象为人或其他大型动物，电路板223为柔性材料，例如聚氨酯，并且在电路板223表面包覆生物相容材料。如果目标对象为小型动物，则电路板223可以为刚性材料。

较优地，作为一种可实施方式，上位机1还包括外部终端；第一微控制器11包括串口通信模块111，外部终端与串口通信模块111电连接；其中串口通信模块111可以采用RS232、RS422、RS458或其他非标串口。第一微控制器11通过串口通信模块111将颅内的绝对压力值、大气压力值以及对比结果发送至外部终端，并通过外部终端显示。这样可以通过外部终端实时观察颅内的绝对压力值、大气压力值以及对比结果。

较优地，作为一种可实施方式，上位机1还包括存储器14，存储器14与第一微控制器11电连接，其中存储器14可以采用SD卡、U盘或其他外置存储设备。第一微控制器11将颅内的绝对压力值、大气压力值以及对比结果发送至存储器14储存。

这样可以在存储器14中对颅内的绝对压力值、大气压力值以及对比结果进行查询，不需要对其进行实时监测。

实施例二

一种颅内压检测装置的植入方法，其中颅内压检测装置为实施例一中所描述的颅内压检测装置。

该颅内压检测装置的植入方法包括步骤：

S100、麻醉目标对象后切开植入处皮肤，并对植入处皮肤进行钝性分离；

S200、对颅骨进行钻通孔，将引流器沿通孔插入颅内，使引流器的入口端位于硬膜下或硬膜外，并将引流器固定在颅骨上；

S300、将压力传感器设置在引流器的出口端，并将压力传感器和引流器之间进行密封；

S400、将压力传感器和电路板连接在一起，并将电路板固定在颅骨上。

如果目标对象是人或其他大型动物，则电路板为柔性材料，并且其表面包覆生物相容材料；

S400中包括步骤：S410、通过螺钉将电路板直接固定在颅骨上；即将电路板直接通过螺钉或其他的方式固定在人或其他大型动物的颅骨上。同时，S400后包括步骤：S500、复位颅部皮肤并缝合。

较优地，S200中包括步骤：S210、在暴露的颅骨表面覆盖骨水泥，并通过骨水泥将引流器固定在颅骨上。这样可以通过骨水泥的凝固作用将引流器固定在颅骨上。

更优地，S210中包括步骤：S211、在暴露的颅骨表面钻盲孔，并在盲孔中旋入螺钉，使螺钉与引流器的顶部平齐；S212、在暴露的颅骨表面覆盖骨水泥，使骨水泥与螺钉和引流器的顶部平齐。这样能够保证骨水泥在颅骨表面的牢固固定，避免凝固后的骨水泥与颅骨表面出现相对位移。

具体地，S400中包括步骤：S410、将电路板通过螺钉固定在骨水泥上。也可以通过其他的方式将电路板通过螺钉固定在骨水泥上

具体地，S300中包括步骤：S310、将医用嵌缝材料涂覆在引流器外部，并通过医用嵌缝材料将压力传感器和引流器之间密封。

下面以目标对象为大鼠为例对颅内压检测装置的植入方法进行详细介绍：

静脉注射异氟醚对大鼠进行麻醉，而后将其固定于恒温操作台，将其口鼻置于锥形筒内提供呼吸所用气体(其中N₂70％、O₂30％)。头部皮下注射0.5％丁哌卡因0.3ml进行局部长期麻醉，而后对头部备皮，并将头皮沿头顶中线切开(长约1.5mm)。将皮下软组织与肌肉钝性分离，暴露出人字点与前卤点，牵引皮肤与结缔组织。

对颅骨处压迫止血，若出血过多可烧灼止血。使用直径1mm颅钻或牙科钻于前卤点右侧2mm、后侧2mm处钻孔(直径2mm)，以防上矢状窦出血，钻孔深至颅骨4呈半透明状。更换直径0.5mm钻头，继续钻孔底部颅骨。底部颅骨4破裂形成通孔后，停止钻孔，改用45°手术钳清理孔底部碎骨，保证通孔孔内无颅骨残片。使用直径1mm钻头，在通孔沿头顶中线对称位置钻孔(直径约2mm)，无需钻透，使其形成盲孔。

将引流器221旋入通孔中，旋入约1.5mm。在盲孔处旋入M2内六角圆柱头螺钉7，用以辅助固定骨水泥5(或牙科粘固粉)，进而加强引流器221的固定。将骨水泥5(或牙科粘固粉)按比例搅拌均匀，使用移液器将其覆盖在暴露的颅骨4上，直至与引流器221及M2内六角圆柱头螺钉7顶部齐平。等待骨水泥5(或牙科粘固粉)凝固。

向引流器221中注入0.9％生理盐水，将引流器221填满，保证其中无气泡残留。颅内压检测系统上电运行，将压力传感器222置入引流器221上部凹槽内，观察输出数据、确认传感器正常工作。压力传感器222通过导线与电路板223相连，用螺钉将电路板223固定于凝固的骨水泥5(或牙科粘固粉)上。

将医用嵌缝材料6涂覆在引流器221外部，将压力传感器222密封于其内(导线穿过嵌缝材料6与电路板223)，以保证测量结果准确。等待医用嵌缝材料6凝固，完成植入过程。

待大鼠清醒后，将其从恒温台上解除固定，放回培养箱内，恢复过程中在其饮水内加入适量抗生素以防感染。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种颅内压的检测系统，其特征在于：

包括上位机和下位机；

所述上位机包括：第一微控制器、大气压力传感器和第一无线通信模块；

所述第一微控制器分别与所述大气压力传感器和所述第一无线通信模块电连接；

所述大气压力传感器实时采集大气压力值并将其发送至所述第一微控制器；

所述下位机包括：第二微控制器、颅内压力检测装置和第二无线通信模块；所述颅内压力检测装置包括引流器，压力传感器和电路板；

所述引流器用以对目标对象的颅内的硬膜下或硬膜外脑脊液进行引流，所述压力传感器设置于所述引流器内，用以检测所述植入对象的颅内的绝对压力值，所述电路板与所述压力传感器电连接，所述第二微控制器与所述电路板通信连接并与所述第二无线通信模块电连接，所述第二无线通信模块和所述第一无线通信模块无线通信连接；

所述压力传感器实时检测颅内的绝对压力值，并将其通过所述电路板发送至所述第二微控制器，所述第二微控制器将接收到的颅内的绝对压力值通过所述第二无线通信模块发出，所述第一无线通信模块接收所述第二无线通信模块发出的颅内的绝对压力值，并将其发送至所述第一微控制器，所述第一微控制器将接收到的颅内的绝对压力值和大气压力值进行对比，并得出对比结果。

2.根据权利要求1所述的颅内压的检测系统，其特征在于：

所述电路板为柔性材料,并且其表面包覆生物相容材料。

3.根据权利要求1所述的颅内压的检测系统，其特征在于：

所述上位机还包括外部终端；

所述第一微控制器包括串口通信模块，所述外部终端与所述串口通信模块电连接；

所述第一微控制器通过所述串口通信模块将颅内的绝对压力值、大气压力值以及对比结果发送至所述外部终端，并通过所述外部终端显示。

4.根据权利要求1所述的颅内压的检测系统，其特征在于：

所述上位机还包括存储器，所述存储器与所述第一微控制器电连接，所述第一微控制器将颅内的绝对压力值、大气压力值以及对比结果发送至所述存储器储存。

5.一种颅内压检测装置的植入方法，用以将权利要求1至4任意一项所述的颅内压检测系统中的所述颅内压检测装置植入到目标对象的颅骨内，其特征在于：

包括步骤：

S100、麻醉目标对象后切开植入处皮肤，并对植入处皮肤进行钝性分离；

S200、对颅骨进行钻通孔，将引流器沿通孔插入颅内，使引流器的入口端位于硬膜下或硬膜外，并将引流器固定在颅骨上；

S300、将压力传感器设置在引流器的出口端，并将压力传感器和引流器之间进行密封；

S400、将压力传感器和电路板连接在一起，并将电路板固定在颅骨上。

6.根据权利要求5所述的颅内压检测装置的植入方法，其特征在于：

S200中包括步骤：

S210、在暴露的颅骨表面覆盖骨水泥，并通过骨水泥将引流器固定在颅骨上。

7.根据权利要求6所述的颅内压检测装置的植入方法，其特征在于：

S210中包括步骤：

S211、在暴露的颅骨表面钻盲孔，并在盲孔中旋入螺钉，使螺钉与引流器的顶部平齐；

S212、在暴露的颅骨表面覆盖骨水泥，使骨水泥与螺钉和引流器的顶部平齐。

8.根据权利要求6或7所述的颅内压检测装置的植入方法，其特征在于：

S400中包括步骤：

S410、将电路板通过螺钉固定在骨水泥上。

9.根据权利要求6或7所述的颅内压检测装置的植入方法，其特征在于：

S300中包括步骤：

S310、将医用嵌缝材料涂覆在引流器外部，并通过医用嵌缝材料将压力传感器和引流器之间密封。

10.根据权利要求5所述的颅内压检测装置的植入方法，其特征在于：

电路板为柔性材料，并且其表面包覆生物相容材料；

S400中包括步骤：

S410、通过螺钉将电路板直接固定在颅骨上；

S400后包括步骤：

S500、复位颅部皮肤并缝合。