顱內(nèi)壓動(dòng)力學(xué)仿真及現(xiàn)代信號(hào)處理.pdf

1、顱內(nèi)壓(IntracranialPressure，ICP)的研究在臨床上有著十分重要的意義。內(nèi)外多種原因會(huì)導(dǎo)致顱內(nèi)壓變化，而心博、呼吸、以及神經(jīng)調(diào)節(jié)等的影響也會(huì)使顱內(nèi)壓出現(xiàn)波動(dòng)。本文的研究在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了顱內(nèi)壓動(dòng)力學(xué)集中參數(shù)模型和黑箱模型，仿真了實(shí)驗(yàn)中顱內(nèi)壓增高下各種顱內(nèi)壓波形的變化情況；借助現(xiàn)代信號(hào)處理的方法研究了各種病理情況下顱內(nèi)壓信號(hào)以及對(duì)顱內(nèi)狀態(tài)判斷的提示。本文主要工作和結(jié)果如下： 1．在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了反

2、映顱內(nèi)壓動(dòng)力學(xué)變化的集中參數(shù)模型，模型中包含了腦血管床、腦脊液的生成和吸收、顱腦順應(yīng)性等模塊以及這些模塊之間的相互作用，利用實(shí)測動(dòng)脈血壓和實(shí)測動(dòng)物注水量為輸入較好地模擬了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物顱內(nèi)壓波形在各種實(shí)驗(yàn)條件下的變化。 2．為研究腰區(qū)腦脊液壓(LCP)在顱內(nèi)動(dòng)力學(xué)中的作用，模型中加入LCP模塊。以實(shí)測LCP和系統(tǒng)動(dòng)脈血壓為輸入，重現(xiàn)了顱內(nèi)壓的一系列變化過程。秩和檢驗(yàn)顯示模擬的顱內(nèi)壓波形和實(shí)驗(yàn)測得的無顯著性差異。仿真模型中控制參數(shù)的變化

3、和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生理變化相吻合。 3．采用黑箱模型，傳遞函數(shù)刻畫顱內(nèi)各系統(tǒng)，以實(shí)測的系統(tǒng)動(dòng)脈血壓、腰區(qū)腦脊液壓和部分顱內(nèi)壓數(shù)據(jù)為輸入，經(jīng)歷顱內(nèi)響應(yīng)，獲得較好的全部顱內(nèi)壓仿真波形。這表明顱內(nèi)壓動(dòng)力學(xué)過程中，顱內(nèi)壓和腰區(qū)腦脊液壓之間相互聯(lián)系、相互作用。 4．顱內(nèi)壓富含大量生理信息。采用現(xiàn)代信號(hào)處理的方法初步研究了顱內(nèi)壓信號(hào)，并揭示了顱內(nèi)信號(hào)的改變與顱內(nèi)狀態(tài)的變化之問的關(guān)系。用小波包變換在整個(gè)頻段內(nèi)對(duì)顱內(nèi)壓信號(hào)進(jìn)行分解，考察了每一

4、個(gè)頻段上顱內(nèi)壓信號(hào)的能量分布。結(jié)果顯示在一定頻段上顱內(nèi)壓信號(hào)的能量分布出現(xiàn)波動(dòng)，而這種波動(dòng)和顱內(nèi)狀態(tài)惡化相關(guān)。 隨后采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，以小波包分解的能量分布為輸入數(shù)據(jù)，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)顱內(nèi)壓信號(hào)進(jìn)行分組，結(jié)果基本和顱內(nèi)狀態(tài)一致。這可為從內(nèi)壓波形有效判斷顱內(nèi)狀態(tài)提供依據(jù)。 最后對(duì)顱內(nèi)壓信號(hào)進(jìn)行非線性分析顯示，隨著顱內(nèi)狀態(tài)的惡化，顱內(nèi)壓信號(hào)逐漸表現(xiàn)出非線性，二者之間存在一定的聯(lián)系。 本文工作特色和成果

5、 1．目前顱內(nèi)壓動(dòng)力學(xué)模型中考慮腰區(qū)腦脊液影響的研究鮮見報(bào)道，本工作根據(jù)顱腔和脊髓腔的相連通性，在顱內(nèi)壓的集中參數(shù)模型中包含了腰區(qū)腦脊液壓模塊，并通過腰區(qū)腦脊液壓很好預(yù)測了顱內(nèi)壓波形。 2．在顱內(nèi)動(dòng)力學(xué)黑箱模型中，所需實(shí)測的顱內(nèi)壓數(shù)據(jù)極少，就可獲得較好的全部顱內(nèi)壓仿真波形。在無需開顱實(shí)測顱內(nèi)壓，只需穿刺所得的腰區(qū)腦脊液壓和其它無創(chuàng)檢測的生理數(shù)據(jù)獲得顱內(nèi)壓信息的研究方向上前進(jìn)了一步． 3．用現(xiàn)代信號(hào)處理方法的方法(小波