一种开放式脑室内导管法颅内压监测仪的制作方法

本技术涉及一种开放式脑室内导管法颅内压(intracranial pressure，icp)监测仪。颅内压监测仪，临床适用于脑积水、脑水肿、颅内出血、脑室膜炎、结核性脑膜炎、颅内占位性病变、脑手术后或脑外伤、脑脊液分泌过多循环或吸收障碍、颅内高压时作控制脑脊液引流减压、颅内高压危象或脑积水等做颅内减压、脑室膜炎需局部注药治疗等情况。脑室内导管法是临床上最常用的颅内压监测方法。它在侧脑室前角穿刺，将安装有探头的导管一端安置在侧脑室前角内，导管另一端经三通管分别连接颅内压监测仪器本体和脑室引流瓶。脑室内导管法，较其他方法，虽然是在有创的场景下应用，但其颅内压监测值准确可靠，被称为icp监护的“金标准”法。完整的脑室内导管法颅内压监测仪，包括颅内压监测探头(或者叫传感器)和监测仪本体两部分。狭义的脑室内导管法颅内压监测仪，不包括探头，仅指探头之外的颅内压监测的仪表部分，即颅内压监测仪本体；本技术开放式脑室内导管法颅内压监测仪，就是指一种狭义的颅内压监测仪，即一种颅内压监测仪本体，它不包括颅内压监测探头部分。所谓“开放式”是指它能跟很多种品牌颅内压监测探头配合使用之意。

背景技术：

1、目前脑室内导管法颅内压监测仪产品，有很多品牌，如：codman neuro(integralifesciences)，medtronic，raumedic ag，sophysa，spiegelberg gmbh&co.kg，natusmedical incorporated，gaeltec devices ltd，neural analytics等。这些品牌产品都构成完整的脑室内导管法颅内压监测仪，有它们各自的颅内压监测探头和监测仪本体，自我封闭，各自品牌产品探头仅配各自的监测仪本体，任一品牌产品的探头不能配任一种其他品牌产品的监测仪本体来使用。图2(a)为codman品牌产品的探头部分接口示意图，图2(b)为sophysa品牌产品的探头部分接口示意图，显然，它们的接口是不同的，其与监测仪本体部分配合时是不能互换的。

2、这种不具备互换性在临床应用中会带来不方便。表现在：(1)探头都是一次性使用的，在尽量尊重患者选择探头品牌的前提下，医院需要配备各种品牌的颅内压监测仪表，以满足患者的需要，这对医院是一个负担；(2)如果前后两个接受手术之患者选择了不同品牌的颅内压监测探头，则需要更换手术台上安装的品牌不匹配的颅内压监测仪本体，这对手术准备是一种麻烦。

3、如何使脑室内导管法颅内压监测仪产品具有互换性呢？颅内压监测探头本来就是一次性使用的，每次手术必然要换新的探头，因此，实现互换性主要指颅内压监测仪本体如何能做到尽量不换，我们需要发明一种开放式的颅内压监测仪本体，它可与任意一种品牌的颅内压监测探头相配。目前还没有这样的开放式的不自我封闭的颅内压监测仪本体。

4、实现开放式颅内压监测仪的难点是：(1)不同品牌颅内压监测仪产品的探头端与监测仪端的接口尺寸、针脚个数和分布规律不同，即物理层的机械特性各异；(2)不同品牌颅内压监测仪产品的探头与其监测仪接口针脚的功能定义不同；(3)各品牌产品不公开自己探头与自己监测仪接口针脚的功能定义，对用者是一个黑匣子；(4)对脑室内导管法颅内压监测仪的原理，一般技术人员还不甚了解。

技术实现思路

1、发明目的

2、提出一种开放式脑室内导管法颅内压监测仪的技术方案，以实现颅内压监测仪本体的共享，兼容各种品牌颅内压监测仪探头的使用。

3、技术方案

4、一种开放式脑室内导管法颅内压监测仪，其特征在于，(1)它包括：与各品牌颅内压传感器端相配的转接线库，通用的信号采集与传感器端供电模块，电脑及运行在其上的颅内压监测程序；(2)其通用的信号采集与传感器端供电模块，通过相配的转接线为电桥形式的颅内压传感器供电，同时对传感器端电桥输出的反映颅内压大小的一路电压信号进行调理和采集，实现其数字化；(3)电脑与其通用的信号采集与传感器端供电模块进行通信，通用的信号采集与传感器端供电模块通过usb、wifi、蓝牙或其他通信协议，将采集的电压信号数据传给电脑进行进一步处理，实时计算颅内压、显示并存储，计算时不使用大时延的滤波操作；(4)通用信号采集与传感器端供电模块，可以由电脑通过usb对其供电，也可以用另外的电源单独对其供电；(5)通用信号采集与传感器端供电模块、电脑及运行在其上的颅内压监测程序，也可以合并为一个嵌入式仪器整体，实现颅内压信号的调理、采集、计算、显示和存储，同时通过与各品牌颅内压传感器端相配的转接线为传感器端供电。见图1所示。

5、根据以上所述的一种开放式脑室内导管法颅内压监测仪，若其欲支持某一品牌颅内压传感器，需要辨识该品牌颅内压传感器端与其监测仪器本体端的接口，以制作本开放式监测仪与该品牌颅内压传感器相配的转接线，其特征在于，(1)电桥形式的颅内压传感器，其与监测仪本体接口的必要引脚个数为4个，其中1对用于给电桥供电，1对用于电桥的电压信号输出，但也可能由于种种原因传感器与后端接口引脚个数多于4个(如有其他引脚用于监测温度或进行传感器身份码的读取)；(2)辨识该品牌颅内压传感器接口之4个必要引脚的方法是，打开该品牌颅内压监测仪的仪器本体(通电)，先不接传感器，用万用表、示波器或其他采集器先探测仪器接口中最好找的为传感器电桥供电的2个脚，看哪两个脚间的电压是5v或某个整的直流电压，则它们可能是为传感器供电的2个脚，同时附近的另2个脚则极可能为接收电桥输出信号的2个脚，另外，传感器端对应电桥的4个脚，其一般任意两个脚间电阻都是近似相等的，基于这些特点可初步辨识4个必要的电桥引脚，据此试制作与传感器相配的转接线，若基于此转接线本开放式监测仪能正常监测压力信号的变化，则可确认辨识的颅内压接口4个必要引脚正确，否则继续探索，直到其能正常检测压力信号及其变化为止。

6、根据以上所述的一种开放式脑室内导管法颅内压监测仪，若其欲支持某一品牌颅内压传感器，不仅需要与之相配的正确的转接线，还需要针对该品牌颅内压传感器进行标定，其特征在于，(1)将该品牌颅内压传感器，通过相配的转接线，与本开放式脑室内导管法颅内压监测仪本体相连；(2)将内装有该品牌探头的导管，用胶带粘在一带有刻度的直尺上；(3)将粘有导管的带刻度直尺，垂直向下伸进盛有足够水的量杯中，在伸进水的不同深度下用本监测仪记录对应的传感器端电桥输出的电压值，即可实现标定，伸进水的1个深度值对应1个相对压力值大小。见图6、图7、图8、图9、图10所示。

7、根据以上所述的一种开放式脑室内导管法颅内压监测仪，若有了某品牌传感器的标定文件，就有了相应的颅内压的计算公式y＝a*x+b，其中y为计算的颅内压，x为监测的电压值，a和b为由标定文件得到的换算参数，但在实际颅内压监测时，由于传感器存在个体差异、也由于温度等监测环境参数的差异，还需要对零操作，其特征在于，(1)将探头置于水容器的水平面上，即在0相对压力下监测输出电压，用公式y＝a*x+b计算压力，计算的压力与理想值0存在一定的误差；(2)所谓对零就是记录下0相对压力下的误差值，在之后的正式监测时减去这一误差以消除之。

8、根据以上所述的一种开放式脑室内导管法颅内压监测仪，为了更好地实现与其他品牌脑室内导管法颅内压监测仪监测精度的比较，可以制作一个三通转接线用于本开放式监测仪和其他某品牌监测仪的同时监测，其特征在于，(1)此三通转接线，一通于某品牌颅内压传感器端接口，一通于该品牌颅内压监测仪本体接口，一通于本开放式颅内压监测仪接口；(2)三通转接线与用于比较的品牌颅内压监测仪本体接口的定义不变，三通转接线与本开发式颅内压监测仪的接口，可只连传感器端电桥电压输出相关的两根线、而不用连接电源线和地线。

9、以上技术方案的提出，首先一个难点是，目前各品牌脑室内导管法颅内压监测仪是封闭的，是黑箱，需要从多年培养的技术悟性和蛛丝马迹中想到两点：(1)这些品牌产品都可能在传感器端是基于压阻式传感器来测颅内压的，即依据的是颅内压的改变造成敏感电阻阻值的改变这一点；(2)它们在传感器端都可能是用电桥的方法对敏感电阻信号进行了接出。电桥的原理如图3所示，敏感电阻rx作为一个桥臂与其他三个电阻r作为另三个桥臂，构成了一个电桥；若供电为ui，当|δrx|＝|r-rx|＜＜r时，有：

10、

11、即电桥输出uo与δrx成正比；当δrx与压力变化成正比时，也就是uo与压力的变化成正比。只有猜到了以上两点，才可能想到传感器端与颅内压仪器本体端接口的必要引脚个数为4，其中1对引脚用于给电桥供电，1对引脚用于电桥的信号输出。

12、有益效果

13、设计实验。按本技术方案制作了本开放式脑室内导管法颅内压监测仪，包括监测仪本体和转接线库。分别连接codman和sophysa品牌传感器进行量杯内水压测试实验。正式测试前，先进行标定和对零操作。实验显示，本开放式颅内压监测仪可精确监测颅内压，监测精度可小于0.2mmhg。同时，通过三通连接线与codman监测仪同时监测发现，本开放式监测仪不仅监测精度高，可保留小数点后1位有效数字，而且响应更快，比如，将试验压力突然由5mmhg增大到10mmhg，codman监测仪比本技术监测仪需要多花大概3秒时间才逐步增大到10mmhg，这是本技术计算时不使用大时延滤波操作的好处。

14、只要压力检测精度保证了，再看本技术开放式脑室内导管法颅内压监测仪的显著特点和优点，显然是：它可最大限度实现颅内压监测仪本体的共享。如果医院配备了本开放式监测仪器，则不需要再配备各种其他品牌的颅内压监测仪表，可减小医院的设备成本。如果在手术台上安装了它，当前后两个接受手术之患者选择的是不同品牌的颅内压监测探头时，只需要更换一个转接线即可，而不是下架整个颅内压监测仪本体，这会减少手术准备的麻烦。