颅内生理参数采集装置和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及医用生理数据的采集装置和对该采集装置的应用，具体的讲是颅内生理参数采集装置和应用。
【背景技术】
[0002]重型颅脑损伤是神经外科常见急症之一，具有较高的致死致残率。颅脑损伤后，脑组织的挫伤、应激反应或者出血导致血管痉挛、栓塞、压迫狭窄或者微循环损伤，引起脑组织组织代谢、分泌异常(如缺血缺氧，脑脊液分泌异常等)，脑积液循环受阻或各种有害成分如二氧化碳和乳酸等蓄积引起脑组织水肿或者脑积液增多，导致颅内压增高，颅内压的持续增高又进一步导致脑组织代谢、分泌异常，形成恶性循环。颅内压持续增高，可导致脑组织受压移位而发生脑疝；若颅内压增高超过3.33kPa(25mmHg)即可引起严重的脑功能丧失，甚至造成脑死亡。对重型颅脑损伤患者采取亚低温治疗显示出明显优势，临床对该治疗方案日渐重视，已有很多国内外学者发表了采用亚低温治疗重型颅脑损伤的文献，而治疗过程中都需要准确的控制颅内温度。现有的产品如美国强生公司的codman颅内压探条和法国Sophysa公司的颅内压探条均采用压电感应芯片采集颅内压力和温度数据；美国integra公司的camino颜内压探条采用光纤光干涉原理采集颜内压力和温度数据。国内有采用诱发电位(如闪光视觉诱发电位)技术的无创颅内压监护仪，这些产品由于准确率低，操作复杂，如患者视神经受损或头部缠有纱布，将无法对患者进行监测。有创颅内压监测一直都被国内外医护人员视为颅内压监测的“金标准”。
[0003]由于受制于脑损伤的认识和技术条件限制，早期研发的这些产品，都没有将脑氧分压、脑二氧化碳分压、脑PH等脑代谢物质纳入监测范围。
[0004]已有大量医学研宄文献表明:在重型颅脑伤后脑氧分压值〈lOmmHg，可认为是脑缺氧的阈值；伤后24小时内脑氧分压值<5mmHg预示病人预后不良；脑组织氧分压测定可指导医护人员是否选择过度换气。有时虽然颅内压在正常范围，脑缺血依然存在，并且这种脑缺血能直接影响患者的预后，如弥漫性脑损伤(包括弥漫性轴索损伤、弥漫性脑肿胀、弥漫性微血管痉挛和缺氧性脑损害)；在美国创伤昏迷数据库中(TCDB)，弥漫性脑损伤占55%，其中12.6%的患者无影像学改变，颅内压在正常范围内。所以相比颅内压值，脑氧分压值能更敏感地体现脑组织的供血供氧状态，可以尽早发现脑缺血缺氧情况，以便及时采取措施提高脑组织氧分压，使神经细胞氧代谢得到改善，预防高颅压的出现。目前最新的TBI(脑创伤)救治指南就包含了脑组织氧分压(Pbt02)的监测。因此对于重型颅脑损伤患者脑氧分压联合颅内压监测既可及时有效地指导纠正脑缺血缺氧情况，又可正确地指导脱水剂的应用，在重型颅脑损伤患者的治疗中具有良好的效果和重要的价值。而二氧化碳分压、PH等数据能更广泛的反映重型颅脑损伤后脑组织的代谢情况，能为医护人员提供更充分的诊疗依据。
[0005]现在仅有的脑组织氧分压监测仪是integra公司的LICOX产品，采用的是clark溶氧电极技术，使用时需要施加电流和消耗周围组织氧，并且氧透过膜和电极容易老化，容易受其他气体、溶剂等的干扰，长时间存放后需要校准，所以没有得到神经外科医生的广泛认可，逐渐退出中国市场。其它通过近红外光线在颅脑外监测血氧饱和度的方法，受制于个体颅骨厚度不同，准确率较低，并且得到的是氧合数据，是间接的组织氧含量数据，因此现在主要用于颅骨非常薄的新生儿监护。
[0006]近年来，光化学传感器因其高灵敏度，高选择性等特点逐渐受到关注。这类传感器是基于某些有机染料、多环芳烃或过渡金属有机络合物在合适的光激发下会发射荧光(或磷光)，氧、二氧化碳等分子或氢离子等化学物质能与荧光物质分子之间发生物理或化学作用，使荧光(或磷光)强度减弱、增强或者使荧光寿命发生变化。根据荧光强度变化或者荧光寿命变化的程度可以确定氧、二氧化碳等分子或氢离子等颅内化学物质的浓度。荧光化学传感器不消耗被测物质，选择性高，反应灵敏，一次校准后可长时间连续使用。因此这类技术的产品逐渐替代clark溶氧电极，受到环境、工业领域的认可。常规使用的荧光化学传感器是将光纤一端的包覆膜去掉，将荧光敏感膜涂敷在裸露玻璃纤维尖端上形成敏感区，这样的传感器如果整合到其他传感器探条上，尖端敏感区大部分将被遮挡，与监测环境接触的敏感区太小，效率低。同时这样的传感器在插入人体组织时尖端极易损坏。
[0007]温度对于荧光物质荧光强度有着显著的影响。如荧光猝灭过程中可能发生:1.动态猝灭(猝灭剂与荧光物质的激发态分子之间的相互作用)，2.静态猝灭(猝灭剂与荧光物质的基态分子之间的相互作用)。对于动态猝灭，通过公式推导得Stern-Volmer方程式:F0/F = 1+KSV[Q] = l+KJjQ]，其中Ksv为动态猝灭常数，Kq为动态荧光猝灭速率常数，Ttl为无猝灭剂时荧光分子的平均寿命；对于静态猝灭，推导公式=FcZF = 1+KS[Q]，其中Ks为静态猝灭常数，Ftl为无猝灭剂时的荧光强度，F为有猝灭剂时的荧光强度。动态猝灭依赖于扩散，因此荧光物质的猝灭常数将随温度的升高而增加，温度升高荧光强度减小；而对于静态猝灭，温度升高则导致基态配合物稳定性下降，因此静态猝灭常数将随温度的升高而减小，温度升高荧光强度增强。有文献研宄显示动态荧光猝灭，温度升高1°C，荧光强度下降I?10 %不等。因此采用荧光光纤技术检测氧、二氧化碳等分子或氢离子等化学物质的浓度时，需要对不同温度下荧光的变化与被检测物质浓度之间的函数关系进行修正，这样计算得到的浓度才是真实准确的数据。
[0008]CN102205162B的中国专利介绍了一种将外引流管和颅内压、温度整合在一起的装置，该装置能满足监测脑积水过多引起的颅内压增高情况，同时具有引流脑积水的用途。但是在实际使用当中，颅内压的增高并不一定都是脑积水过多造成，还有很多原因:脑组织的占位性病变、脑出血、颅内各种炎症、脑缺血缺氧或者中毒导致的脑组织水肿等都不需要引流脑脊液，特别是脑组织水肿到达一定程度后脑室完全消失，更是不能使用带引流管的监测探条。该发明将压力感应芯片设置在引流管内，如果引流孔堵塞，所得颅内压力数据不准确将误导医护人员。反应温度变化的传感器位于探头内部，没有和脑组织直接接触，所测得的温度变化要迟于实际的颅内温度变化。CN102499665B介绍的一种基于光纤传感的微型颅内多参数传感器，其原理是基于光纤光干涉原理检测颅内压力和温度。该专利将法布里-泊罗腔的压力应变隔膜直接置于探头最前端，与脑组织直接接触而无任何保护装置。由于压力应变隔膜的厚度决定了这种传感器的灵敏度，越薄越灵敏，但是这种无保护的探头在穿刺脑组织时，压力应变隔膜存在受力过大而破碎的危险。公开号CN103417197A和CN103829936A的专利中均采用法布里-泊罗腔技术检测颅内压力和温度，并对压力应变隔膜和信号传导光纤作了一些改进。这些专利只对颅内压力和