超聲波顱內(nèi)壓無創(chuàng)監(jiān)測儀的設(shè)計(jì)、仿真與實(shí)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(huì)導(dǎo)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(hào)和造成患者死亡的重要因素，且顱腦手術(shù)危險(xiǎn)性較大，因此實(shí)時(shí)掌握顱內(nèi)壓的變化，及時(shí)把握顱腦手術(shù)的最佳時(shí)機(jī)，對(duì)挽救患者的生命至關(guān)重要。
　　目前臨床上常見的顱內(nèi)壓有創(chuàng)監(jiān)測法會(huì)對(duì)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(diǎn)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(gè)較易監(jiān)測又與顱內(nèi)壓緊密相關(guān)的對(duì)象作為監(jiān)測目標(biāo)，由此導(dǎo)致無創(chuàng)監(jiān)測法最大的難點(diǎn)在于建立顱內(nèi)壓值的精確計(jì)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(duì)顱內(nèi)壓進(jìn)行實(shí)時(shí)在線無創(chuàng)監(jiān)測，這就提出了顱內(nèi)壓的便攜移動(dòng)操作和實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)在事故現(xiàn)場或送醫(yī)途中的便攜移動(dòng)操作和實(shí)時(shí)在線監(jiān)測等目標(biāo)。因此，針對(duì)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(diǎn)提出一種基于聲彈性效應(yīng)的顱內(nèi)壓無創(chuàng)監(jiān)測新方法具有重要的研究價(jià)值和臨床意義。
　　聲彈性效應(yīng)在固體殘余應(yīng)力檢測中已有一些研究和初步應(yīng)用，但腦組織屬于軟物質(zhì)，要將超聲波聲彈性效應(yīng)應(yīng)用于顱內(nèi)壓，即腦組織的應(yīng)力檢測還需要進(jìn)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(yīng)、仿真模型實(shí)驗(yàn)及臨床實(shí)驗(yàn)等問題展開理論探索和實(shí)驗(yàn)研究。論文中的主要工作和結(jié)論如下：
　?、僭敿?xì)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(diǎn)，并針對(duì)國內(nèi)外關(guān)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(yīng)力檢測技術(shù)移植到醫(yī)學(xué)監(jiān)測領(lǐng)域，提出了基于超聲波聲彈性效應(yīng)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(xué)機(jī)制，提出了顱腦的簡化物理模型，并采用了生物力學(xué)中的連續(xù)介質(zhì)假設(shè)對(duì)腦組織的本

5、構(gòu)模型進(jìn)行了相關(guān)的簡化。
　?、鄹鶕?jù)顱腦組織的生物力學(xué)特性確定了仿真模型實(shí)驗(yàn)所需的仿真實(shí)驗(yàn)材料及超聲波的各項(xiàng)參數(shù)，并設(shè)計(jì)了一個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)材料的聲彈性效應(yīng)進(jìn)行了初步驗(yàn)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(yīng)。
　?、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(shè)計(jì)了一個(gè)與顱腦真實(shí)力學(xué)性能相仿的仿真模型實(shí)驗(yàn)，并對(duì)顱腦仿真模型進(jìn)行了三維有限元建模和采用聲彈性理論進(jìn)行了仿真計(jì)算，把理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測得值進(jìn)行了