针对去骨瓣患者的无创颅内压和脑代谢监测装置及方法与流程

1.本发明属于医疗监测设备领域，具体涉及一种针对去骨瓣患者的无创颅内压和脑代谢监测装置及方法。


背景技术：

2.脑外伤、脑血管意外等中枢病变会引起脑组织水肿，导致颅内压力升高，过高的颅腔内压力会进一步压迫脑组织，造成脑组织缺血、移位等后果，严重者导致患者死亡。因此，颅内压监测是针对颅脑病变患者的重要监测手段。
3.现有对颅内压进行实时监测的装置为植入式有创颅内压监测。方法是切开头皮，在颅骨上打孔，然后将一个微型压力探头从颅骨孔内置入颅腔内，后端接专用的压力测量装置，持续进行颅内压读数。这一方法采集的读数虽然较精确，但外科有创操作，病人的创痛大，而且植入式探头有可能引起颅内出血、感染等并发症。
4.或者通过无创的方法对颅内压进行监测，如中国专利公告的01135697.9“无创伤颅 内压监测仪”、02104049.4“一种颅内压检测装置”等公开的颅内压无创检测技术，但目前所能检索到的所有无创监测装置都是通过其他指征间接评估颅内压力。如通过脑组织含水量的变化估测颅内压（电阻抗法），通过脑血流流速的变化估测脑组织受压情况（多普勒法），通过神经放电情况估测脑组织局部受压状况（视觉诱发电位法）。所有这些方法，都只能对脑水肿和颅内压变化做出粗略评估，无法明确给出颅内压的确切数值，临床应用价值有限。更重要的是，监测颅内压的最终目的是保证脑组织的正常供血供氧，由于在颅内压变化时，脑组织供血供氧存在一定的生理自调节功能，因此颅内压与脑代谢并不呈完全线性对应,颅内压并不能完全反应脑组织缺血缺氧的状况，这也是临床上影响颅内压监测使用效果的一个制约因素。
5.临床上有一类患者，是行去骨瓣手术后患者。这一类患者常常是因为颅内压明显升高，脑组织受压明显，外科医生为患者切除部分颅骨，形成一个“骨窗”，脑组织可以从骨窗向外膨胀，压力得以部分释放。如附图1所示。去骨瓣减压是抢救颅内高压患者的最重要手术方式，在手术后，仍需要密切监测颅内压，并根据颅内压的变化及时调整治疗。对于这一类患者，在骨窗部位由于没有颅骨阻挡，颅内压可直接传导至皮肤表面，以往，医生们只能通过手指触摸骨窗的硬度来大致评判颅内压情况。
6.鉴于此，目前亟待提出针对去骨瓣患者的无创颅内压和脑代谢监测装置及方法。


技术实现要素：

7.为此，本发明提供一种针对去骨瓣患者的无创颅内压和脑代谢监测装置。
8.本发明提供的针对去骨瓣患者的无创颅内压和脑代谢装置，包括外置探头和主机；所述外置探头呈碗状，从所述碗口底部均匀贴附液状硅胶层至碗口边沿；所述外置探头的碗口内壁和所述液状硅胶层之间设有用于检测压力和脑代谢指
数的传感器模块；所述传感器模块包括压力传感单元、红外传感单元和声纳传感单元；所述压力传感单元和所述红外传感单元用于监测颅内压，所述声纳传感单元用于监测脑代谢；在所述外置探头内还设有两组光敏传感单元，第一光敏传感单元与所述传感器单元共同设于所述外置探头的碗口底部中心处，第二光敏单元包括至少一对光敏传感器，一对所述光敏传感器中心对称设置于碗口边沿处；所述外置探头内设有激活电路、mems传感电路和供电电路；所述供电电路始终向所述激活电路和所述第二光敏传感单元供电，所述供电电路接收到所述激活电路发送的供电信号后向所述mems传感电路和所述第二光敏传感单元供电两组所述光敏传感单元均连接至所述激活电路，所述激活电路与所述mems传感电路通信连接所述激活电路包括寄存器和信号发送模块，所述寄存器存储由所述第一光敏传感单元和所述第二光敏传感单元记录的包括时间戳信息的光照数据；所述信号发送模块用于将光照数据转发至所述mems传感电路；所述mems传感电路连接至所述传感器模块，接收并处理所述传感器模块采集的信号；所述主机包括调零模块和接口模块；所述调零模块用于置零来自所述传感器模块和所述光敏传感单元的信号；所述接口模块与所述mems通过无线或有线连接。
9.所述碗口边沿外侧贴附不透明的可撕离固定层，通过去除所述可撕离固定层后将外置探头的碗口边沿固定于去骨瓣患者的骨窗上侧。
10.进一步的，所述mems传感电路是通过半导体系统级封装技术封装的芯片电路，包括模拟前端、数模转换器、控制逻辑电路、寄存器和接口电路；所述mems将接收到的传感器模块信号送入模拟前端处理；所述控制逻辑电路根据预设值对传感器的自动采样时间间隔进行控制，同时将数模转换器输出的数字信号进行平均后存储到寄存器中；所述接口电路连接有线接口端和无线通信发射模块。
11.进一步的，所述调零模块包括电桥匹配电阻和复位端子电容，所述mems传感电路通信连接所述电桥匹配电阻和复位端子电容。
12.进一步的，接口模块包括无线通信模块和有线通信模块；所述有线通信模块采用i2c通信模式，所述电桥匹配电阻和复位端子负载电容连接r接口，所述mems传感器电路连接t接口；所述无线通信模块采用蓝牙通信模式，连接至所述mems传感器的无线通信发射模块。
13.进一步的，所述主机内设有报警模块，在颅内压和脑代谢读数异常时发出声光警示。
14.进一步的，所述可撕离固定层为3m贴。
15.本发明还提供一种针对去骨瓣患者的无创颅内压和脑代谢监测方法，包括如下步骤：步骤1、外置探头执行自检后连接至主机，复位主机使主机颅内压读数示零；
步骤2、固定所述外置探头至骨窗上侧，使外置探头的液态硅胶层与骨窗表面贴合；步骤3、主机实时监测颅内压和脑代谢数值，根据示出的数值执行决策树。
16.进一步的，所述执行自检，具体包括如下步骤：步骤1.1 剥离可撕离固定层，固定在外置探头碗口边缘的第二光敏传感单元中的光敏传感器l1、l2-ln接收光照信号，当光照信号的强度大于预定阈值时，光敏传感器记录接收信号时的时刻数值，并将各时刻数值发送至激活电路内的寄存器，n为传感器数量；步骤1.2，计算各光敏传感器的时刻数值最大值与最小值间的时间差，当时间差小于预定阈值时，向主机和激活电路发送第一自检信号，主机示出第一自检通过；步骤1.3，激活电路转发所述第一自检信号至第一光敏传感器，第一光敏传感器启动，记录启动时的时间信号和光照信号强度；第一光敏传感单元接收的光照信号低于预定阈值时且第二光敏传感单元接收到的光照强度低于预定阈值时，第一光敏单元记录时间信号；步骤1.4，计算第一光敏传感单元在步骤1.3中记录的两组时间信号的时刻差，当时刻差小于预定阈值时，向主机和激活电路发送第二自检信号，主机示出第二自检通过；步骤1.5、激活电路向mems传感电路发送信号，启动数值采集。
17.进一步的，所述根据示出数值执行决策树，具体包括以下步骤：如颅内压正常，脑氧正常，则不进行任何报警提示；如颅内压轻度升高在20~30mmhg，脑氧正常，不进行操作提示；如颅内压明显升高，超过30mmhg，脑氧正常，则进行报警提示：颅内压明显升高，及时控制颅压，并密切关注脑氧变化；如颅内压升高，脑氧下降，则进行报警提示：高颅压引起脑灌注下降，控制颅内压，保证脑组织氧灌注；如颅内压正常，脑氧下降，则进行报警提示：脑组织氧异常，注意维持循环，保证灌注。
18.本发明的上述技术方案，相比现有技术具有以下优点：本发明通过传感器模块中的压力传感单元、红外传感单元和声纳传感单元对颅内压和脑代谢的精确数值实施监测，满足去骨瓣患者的监测需求。
19.本发明通过传感器模块、mems传感电路连接至主机，在主机上直接显示颅内压和脑代谢的精确数值，并通过决策树执行显示数值对应的诊疗提示和诊疗手段，简化了监测和医疗流程。
20.本发明利用预先设置的两组光敏传感器指示启封与使用的时间。初始状态下，一组光敏传感器位于探头的中心，正常状态可以接收到一定光照强度的光感数据，另外一组传感器由于被3m贴遮挡，无法接收到光感数据（或者低于一定强度的光感数据）。当3m贴被撕开时，由于多个传感器位于不同的方向和位置，他们之间接收到光感数据的时间不同，因此以时间差为基准，设定一个可以被允许的阈值，当第一个接收到光感数据和最后一个接收到光感数据之间的时间差在被允许的阈值内时，才能认为该探头没有被提前启用，即不存在暴露风险。位于中心的光敏传感器与边缘的光敏传感器中的协作，指示从启封到应用至患者的时间，也可以通过光照和时间的变化指示其他情况。
附图说明
21.图1是本发明实施例提供的外置探头的整体结构示意图；图2是本发明实施例提供的外置探头的侧视图；图3是本发明实施例提供的外置探头的后视图；图4是本发明实施例提供的外置探头内的模块连接示意图；图5是本发明实施例提供的调零模块及接口模块的模块连接示意图；图6是本发明实施例提供的主机单元及接口模块的模块连接示意图。
22.其中，1、外置探头；2、传感器模块；3、第一光敏传感单元；4、第二光敏传感单元；5、外置接口。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本实施例提供的针对去骨瓣患者的无创颅内压和脑代谢装置，包括外置探头和主机。
25.所述外置探头呈碗状，如图1-3所示，从所述碗口底部均匀贴附液状硅胶层至碗口边沿；所述外置探头的碗口内壁和所述液状硅胶层之间设有用于检测压力和脑代谢指数的传感器模块。所述碗口边沿外侧贴附不透明的可撕离固定层，通过去除所述可撕离固定层（图中未示出）后将外置探头的碗口边沿固定于去骨瓣患者的骨窗上侧。
26.如图4所示，所述传感器模块包括压力传感单元、红外传感单元和声纳传感单元；所述压力传感单元和所述红外传感单元用于监测颅内压，所述声纳传感单元用于监测脑代谢。
27.在所述外置探头内还设有两组光敏传感单元，第一光敏传感单元与所述传感器单元共同设于所述外置探头的碗口底部中心处，第二光敏单元包括至少一对光敏传感器，一对所述光敏传感器中心对称设置于碗口边沿处。
28.所述外置探头内设有激活电路、mems传感电路和供电电路；所述供电电路始终向所述激活电路和所述第二光敏传感单元供电，所述供电电路接收到所述激活电路发送的供电信号后向所述mems传感电路和所述第二光敏传感单元供电两组所述光敏传感单元均连接至所述激活电路，所述激活电路与所述mems传感电路通信连接。供电电路始终向激活电路供电，目的在于，第二光敏传感单元始终周期性采集光照信号并存储至寄存器内；供电信号的产生在于激活电路启用并且接收到自检信号时，此设计的目的在于保证监控的同时减少供电能耗，同时用于指示自检。
29.所述激活电路包括寄存器和信号发送模块，所述寄存器存储由所述第一光敏传感单元和所述第二光敏传感单元记录的包括时间戳信息的光照数据；所述信号发送模块用于将光照数据转发至所述mems传感电路。
30.所述mems传感电路连接至所述传感器模块，接收并处理所述传感器模块采集的信号。
31.所述主机包括调零模块和接口模块，如图5-6所示，所述调零模块用于置零来自所述传感器模块和所述光敏传感单元的信号；所述接口模块与所述mems通过无线或有线连接。
32.进一步的，所述mems传感电路是通过半导体系统级封装技术封装的芯片电路，包括模拟前端、数模转换器、控制逻辑电路、寄存器和接口电路；所述mems将接收到的传感器模块信号送入模拟前端处理；所述控制逻辑电路根据预设值对传感器的自动采样时间间隔进行控制，同时将数模转换器输出的数字信号进行平均后存储到寄存器中；所述接口电路连接有线接口端和无线通信发射模块。
33.所述调零模块包括电桥匹配电阻和复位端子电容，所述mems传感电路通信连接所述电桥匹配电阻和复位端子电容。
34.所述接口模块包括无线通信模块和有线通信模块；所述有线通信模块采用i2c通信模式，所述电桥匹配电阻和复位端子负载电容连接r接口，所述mems传感器电路连接t接口；所述无线通信模块采用蓝牙通信模式，连接至所述mems传感器的无线通信发射模块。
35.所述主机还包括放大ad模块，所述放大ad模块包括差分运算放大器、mcu1主控制器、第一调试接口和第一协议转换芯片，mcu1主控制器设有第一ad接口、第二ad接口、第一组io口、第二组io口和第一串口，所述r接口连接差分运算放大器的输入端，差分运算放大器的输出端连接所述第一ad接口，所述t接口连接所述第二ad接口，第一调试接口连接所述第二组io口，第一协议转换芯片连接所述第一串口。
36.所述主机还包括第二协议转换芯片、mcu2主控制器、第二调试接口、显示屏、按键、存储器、第一电源开关、第一电源管理模块，mcu2主控制器设有第二串口、第三串口、第三组io口、第四组 io口、第五组io口和第六组io口，所述第一协议转换芯片与第二协议转换芯片连接，第二协议转换芯片还连接所述第二串口，第二调试接口连接所述第三组io 口，显示屏连接所述第四组io口，按键连接所述第五组io口，存储器连接所述第六组io口，第一电源开关连接第一电源管理模块，第一电源管理模块为mems传感器、调零模块、接口模块、放大ad 模块、第二协议转换芯片、mcu2主控制器、第二调试接口、显示屏、按键、存储器供电。
37.进一步的，所述主机内设有报警模块，在颅内压和脑代谢读数异常时发出声光警示。所述声光警示不限于以蜂鸣声、显示信息警告或单纯的发光警告。
38.进一步的，所述可撕离固定层为3m贴。3m贴在使用后可以留下具有粘性的胶状层，便于本实施例固定于骨窗上。
39.本实施例还提供一种针对去骨瓣患者的无创颅内压和脑代谢监测方法，包括如下步骤：步骤1、外置探头执行自检后连接至主机，复位主机使主机颅内压读数示零；步骤2、固定所述外置探头至骨窗上侧，使外置探头的液态硅胶层与骨窗表面贴合；步骤3、主机实时监测颅内压和脑代谢数值，根据示出的数值执行决策树。
40.进一步的，所述执行自检，具体包括如下步骤：步骤1.1 剥离可撕离固定层，固定在外置探头碗口边缘的第二光敏传感单元中的光敏传感器l1、l2-ln接收光照信号，当光照信号的强度大于预定阈值时，光敏传感器记录接收信号时的时刻数值，并将各时刻数值发送至激活电路内的寄存器，n为传感器数量；
步骤1.2，计算各光敏传感器的时刻数值最大值与最小值间的时间差，当时间差小于预定阈值时，向主机和激活电路发送第一自检信号，主机示出第一自检通过；步骤1.3，激活电路转发所述第一自检信号至第一光敏传感器，第一光敏传感器启动，记录启动时的时间信号和光照信号强度；第一光敏传感单元接收的光照信号低于预定阈值时且第二光敏传感单元接收到的光照强度低于预定阈值时，第一光敏单元记录时间信号；步骤1.4，计算第一光敏传感单元在步骤1.3中记录的两组时间信号的时刻差，当时刻差小于预定阈值时，向主机和激活电路发送第二自检信号，主机示出第二自检通过；步骤1.5、激活电路向mems传感电路发送信号，启动数值采集。
41.本发明利用预先设置的两组光敏传感器指示启封与使用的时间。初始状态下，一组光敏传感器位于探头的中心，正常状态可以接收到一定光照强度的光感数据，另外一组传感器由于被3m贴遮挡，无法接收到光感数据（或者低于一定强度的光感数据）。当3m贴被撕开时，由于多个传感器位于不同的方向和位置，他们之间接收到光感数据的时间不同，因此以时间差为基准，设定一个可以被允许的阈值，当第一个接收到光感数据和最后一个接收到光感数据之间的时间差在被允许的阈值内时，才能认为该探头没有被提前启用，即不存在暴露风险。位于中心的光敏传感器与边缘的光敏传感器中的协作，指示从启封到应用至患者的时间，也可以通过光照和时间的变化指示其他情况。
42.进一步的，所述根据示出数值执行决策树，具体包括以下步骤：如颅内压正常，脑氧正常，则不进行任何报警提示；如颅内压轻度升高在20~30mmhg，脑氧正常，不进行操作提示；如颅内压明显升高，超过30mmhg，脑氧正常，则进行报警提示：颅内压明显升高，及时控制颅压，并密切关注脑氧变化；如颅内压升高，脑氧下降，则进行报警提示：高颅压引起脑灌注下降，控制颅内压，保证脑组织氧灌注；如颅内压正常，脑氧下降，则进行报警提示：脑组织氧异常，注意维持循环，保证灌注。
43.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。