便携式颅脑损伤无创监测技术及临床应用研究

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1、中图分类号：R318.6论文编号：102870318-SX222学科分类号：083100硕士学位论文便携式颅脑损伤无创监测技术及临床应用研究研究生姓名韩怀骁学科、专业生物医学工程研究方向现代医疗仪器指导教师钱志余教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringPortableandNon-invasiveMonitoringTechniquesofTraumati

2、cBrainInjuryanditsClinicalApplicationAThesisinBiomedicalEngineeringbyHanHuaixiaoAdvisedbyProf.QianZhiyuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018摘要颅脑损伤是一种常见外伤，致残率和致死率都非常高，严重危害人类的生命安全。临床上急需一种实时精准的用于颅脑损伤病人颅内压、脑血氧、脑血流等多参数床旁监护设备，用于病人病

3、情发生发展过程或治疗效果的精确监测，目前临床颅内压以微创为主要技术，无损多参数联合监测还缺少。本文利用近红外光对生物组织的穿透性强、无创安全等优点，设计并制作了一套颅脑损伤多参数无创实时监测系统，实现颅脑损伤病人颅内压等脑组织参数的实时测量，临床应用证明了本系统测试结果安全有效，能够达到神经外科临床应用的基本要求。论文主要工作和创新点：1、设计并完成了一套基于近红外光谱技术(NearInfraredSpectroscopy，NIRS)的颅脑损伤无创监测系统，该系统可无创监测病人颅内压变化量和脑组织血氧参数，包括脑组织氧合血红蛋白（Oxyhemogl

4、obin，HbO2）、脱氧血红蛋白（Deoxyhemoglobin，Hb）的浓度变化及血氧饱和度（OxygenSaturation，SO2）。系统主要包括硬件和嵌入式软件。硬件包括探头、光源驱动、信号处理模块、控制器和相关外设、电源及整个系统的PCB板设计。嵌入式软件设计基于μC/OS-III，完成对系统采集、存储、发送数据的控制，及数据的显示；2、完成了该系统血氧参数测量的定标实验和验证实验，并和安庆市立医院神经外科合作，采集临床数据，并在临床数据的基础上完成该系统无创监测颅内压变化量的定标实验；3、使用该系统进行临床实验，监测神经外科术后病人脑

5、组织血氧参数和颅内压，并与病人病情发展变化及临床标准仪器对比，分析该系统应用于颅脑损伤病人的可靠性。通过分析该系统与临床标准仪器、病人病情发展变化的关系，表明该系统可反映病人脑组织ΔHbO2、ΔHb及SO2的变化情况，及病人颅内压的变化情况。关键词：颅脑损伤，血氧参数，颅内压，近红外光谱ABSTRACTAsacommontraumaticinjury,themorbidityandmortalityoftraumaticbraininjury(TBI)areveryhigh,seriouslyendangeringpublichealth.Itis

6、urgenttodevelopasystemthatallowsreal-timeandprecisemonitoringoftheintracranialpressure(ICP),cerebraloxygen,cerebralbloodflowandotherparametersofpatientswithTBIinclinics.Thesystemcanthusbeutilizedtomonitorthepatient’sdiseaseprogressionaswellassurgicaltreatmentoutcome.Currently,

7、majorapproachesforICPmeasurementmainlyrelyonminimallyinvasivetechniques.NoninvasivemethodsthatcanserveasreliablealternativesforICPmonitoringandsimultaneouslyprovideothercriticalphysiologicalparametersareintheirhighdemands.Inthispaper,consideringthedeepbiologicaltissuepenetrati

8、oncapabilityandnoninvasiveintrinsicfeatureofnear-infrared(NIR