超聲波顱內(nèi)壓無創(chuàng)監(jiān)測儀的設計、仿真與實現(xiàn).pdf

1、正常人的顱腔內(nèi)存在著一定的壓力，稱為顱內(nèi)壓，顱內(nèi)壓必須保持在一定的范圍內(nèi)。腦外傷、腦水腫和腦腫瘤等顱腦疾病都會導致顱內(nèi)壓異常升高，顱內(nèi)壓升高是顱腦疾病的早期信號和造成患者死亡的重要因素，且顱腦手術(shù)危險性較大，因此實時掌握顱內(nèi)壓的變化，及時把握顱腦手術(shù)的最佳時機，對挽救患者的生命至關重要。
　　目前臨床上常見的顱內(nèi)壓有創(chuàng)監(jiān)測法會對患者造成一定的副損傷，且存在易交叉感染等缺陷。所以，非介入式的無創(chuàng)監(jiān)測法受到重視，并已成為目前顱內(nèi)壓監(jiān)測

2、的研究熱點和發(fā)展方向。已有的無創(chuàng)監(jiān)測法都是間接地測量顱內(nèi)壓，即以一個較易監(jiān)測又與顱內(nèi)壓緊密相關的對象作為監(jiān)測目標，由此導致無創(chuàng)監(jiān)測法最大的難點在于建立顱內(nèi)壓值的精確計算模型，而且其測量結(jié)果受諸多生理、環(huán)境參數(shù)的影響，難以保證精度。另外，隨著交通事故、工傷救治、突發(fā)事故等野外事故現(xiàn)場救治的需求越來越多，很多情況下都要求在救治現(xiàn)場以及送醫(yī)途中對顱內(nèi)壓進行實時在線無創(chuàng)監(jiān)測，這就提出了顱內(nèi)壓的便攜移動操作和實時在線監(jiān)測等要求，而目前已有的顱內(nèi)壓

3、監(jiān)測法都難以實現(xiàn)在事故現(xiàn)場或送醫(yī)途中的便攜移動操作和實時在線監(jiān)測等目標。因此，針對目前顱內(nèi)壓監(jiān)測的現(xiàn)狀及存在的問題，根據(jù)超聲波技術(shù)的優(yōu)點提出一種基于聲彈性效應的顱內(nèi)壓無創(chuàng)監(jiān)測新方法具有重要的研究價值和臨床意義。
　　聲彈性效應在固體殘余應力檢測中已有一些研究和初步應用，但腦組織屬于軟物質(zhì)，要將超聲波聲彈性效應應用于顱內(nèi)壓，即腦組織的應力檢測還需要進行一些探索性研究和解決一系列的問題。論文將圍繞超聲波在腦組織中的傳播特性、腦組織的聲

4、彈性效應、仿真模型實驗及臨床實驗等問題展開理論探索和實驗研究。論文中的主要工作和結(jié)論如下：
　　①詳細研究和總結(jié)了目前大多數(shù)顱內(nèi)壓主流監(jiān)測法的優(yōu)缺點，并針對國內(nèi)外關于顱內(nèi)壓無創(chuàng)監(jiān)測的現(xiàn)狀及目前顱內(nèi)壓監(jiān)測中所存在的問題，將超聲波應力檢測技術(shù)移植到醫(yī)學監(jiān)測領域，提出了基于超聲波聲彈性效應的顱內(nèi)壓無創(chuàng)監(jiān)測法。
　?、诟鶕?jù)人體顱腦的生理結(jié)構(gòu)及顱內(nèi)壓產(chǎn)生的力學機制，提出了顱腦的簡化物理模型，并采用了生物力學中的連續(xù)介質(zhì)假設對腦組織的本

5、構(gòu)模型進行了相關的簡化。
　　③根據(jù)顱腦組織的生物力學特性確定了仿真模型實驗所需的仿真實驗材料及超聲波的各項參數(shù)，并設計了一個驗證實驗對仿真實驗材料的聲彈性效應進行了初步驗證。結(jié)果證明了，軟物質(zhì)和固體一樣具有較好的聲彈性效應。
　?、芨鶕?jù)超聲波顱內(nèi)壓無創(chuàng)監(jiān)測法的基本思想和整體方案，設計了一個與顱腦真實力學性能相仿的仿真模型實驗，并對顱腦仿真模型進行了三維有限元建模和采用聲彈性理論進行了仿真計算，把理論計算值與實驗測得值進行了