一种基于颅内压信号来评估颅内状态的设备的制作方法

1.本发明涉及一种评估颅内状态的设备，特别涉及一种基于颅内压信号来评估颅脑状态的设备。


背景技术：

2.正常情况下，成人骨性颅腔的不可伸缩性，导致其颅腔容积相对固定，而颅腔内容物(脑组织、脑脊液以及血液)总体积与颅脑总容积保持动态平衡，可以维持颅内压保持正常水平。因此，任何颅腔内容物的变化超过颅腔容积所能代偿阈值，都将引起颅内压增高。正常成年人颅内可供缓解颅高压的代偿容积约为颅腔容积的8％，当增加的容积超过此代偿阈值时，患者即出现颅内高压症。重型颅脑外伤患者的颅内压持续增高超过代偿容积时，会引起脑血流量调节功能障碍，使患者的脑组织缺血缺氧严重，加重脑水肿，此时脑组织体积会继续增加，颅内压持续增高，严重时可使脑组织移位形成脑疝，最后致脑干受压造成呼吸、循环中枢衰竭而死亡。
3.颅内压监测能及时、准确、有效地反应颅内压情况，有利于神经外科医师及时调整治疗策略。目前对颅内压监测的关注点仍然为平均颅内压数值，虽然以平均颅内压数值判断患者颅内压增高是较为方便的方法，但平均颅内压数值有滞后效应，易受外界环境的影响，并且存在个体化差异，导致其所包含的信息不完整，有时无法准确反映重型颅脑外伤患者的预后。因此，不同于平均颅内压数值，能为临床医生提供更多有效信息的颅内压波形成为近年的研究热点。
4.颅内压波形由三部分组成：
①
与呼吸周期相关的呼吸波形；
②
与动脉周期相关的脉冲压力波形；
③
低频率血管波形(lundberga和b波等)，其中与动脉周期相关的压力波形的波幅(amp)被证明跟脑顺应性有关。当重型颅脑外伤患者的颅内压增高时，其不仅使平均颅内压数值增高，也会影响上诉颅内压波形的正常特征，而通过分析这些波形的变化，可以更好的预测患者颅内情况的变化。
5.基于颅内压测量基础上的颅内压相关参数prx、pax、rap、rac和iaac的基础原理已经是国际上公认成熟有效的理论，国内外已有大量的科学研究文献证实这些相关系数在临床上的参考价值和实用性。理论上，当动脉血压升高时会引发脑血管自我调节功能主动反应，使得颅内压缓慢增高，因此通过计算一定时间内，例如每5-10秒的平均动脉压和平均颅内压之间的相互关系，可以衡量脑自我调节能力。如果相关系数(prx)接近0或小于0，表示脑自我调节能力良好，能够自动应对动脉血压的升高，如果prx为正值，则表示脑自我调节能力下降或失调。升高的颅内压不仅会增加颅内压的平均值，还会影响颅内压波形的特性，显示颅内顺应性的变化。颅内压波幅也被证实是一个有用的指标，其中较高颅内压波幅与较低的脑顺应性相关，但在不同病理条件下，较rap和prx指数更为准确。iaac是波幅的相关系数，iaac能够更准确地预测蛛网膜下腔出血病人的结局。
6.颅内压监测是神经重症的主要内容之一。目前针对颅内压的监测手段仍然相对简单，主要使用平均颅内压作为主要度量，忽略了或者是不能更好地监测分析颅内压，以至于
没能获得更多有益于临床的信息。脑灌注压，颅内压的波幅，血压的波幅，颅内压和血压之间的相关性，颅内压波幅和血压波幅之间的相关性等数值在医学上对判断病人脑自我调节能力，脑血管状态，脑顺应性等有重要参考作用。
7.虽然，颅内压波形的定性分析评估是当前临床实践的一部分，但是没有合适的产品来定量地计算分析颅内压数据，而且当前的颅内压监测方法无法可靠地确定大脑的自身补偿能力的极限来帮助管理颅内压力的增高。
8.因此，特别需要一种基于颅内压信号来评估颅内状态的设备，以解决上述现有存在的问题。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种基于颅内压信号来评估颅内状态的设备，针对现有技术的不足，通过实时整合和计算颅内压压力波数据和颅内压相关参数，来评估大脑的自身能力，为临床提供更多帮助。
10.本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
11.一种基于颅内压信号来评估颅内状态的设备，其特征在于，包括：
12.信号采集单元，用于发送对应数据请求，接收来自监护仪的颅内压和动脉血压高频波形信号，解析信号并将信号转换为可识别的数值数据；
13.信号存储单元，存储颅内压和血压信号，应用波形算法识别波形，判断波形特征参数，计算并存储颅内压和血压波形的波幅参数；
14.信号处理单元，处理分析数据，计算各相关参数，并将计算的各数值存储至信号存储单元；
15.数据输出单元，实时显示来自信号存储单元的颅内压和血压波形，实时显示来自信号处理单元的各参数数值；显示信号存储单元所存储的数据文件；本地输出和无线上传信号存储单元所存储的各文件；及
16.人机交互单元，通过人机交互界面进行操作；
17.所述信号采集单元、所述信号存储单元、所述信号处理单元、所述数据输出单元和所述人机交互单元集成在一控制主机上。
18.在本发明的一个实施例中，所述控制主机的输出接口通过网线与外部设备互相通讯连接。
19.在本发明的一个实施例中，所述控制主机通过数据传输线与颅内压监护仪的输出接口互相通讯连接。
20.在本发明的一个实施例中，所述控制主机上还设置有电源接口、视频接口、网络接口、串口和usb接口。
21.在本发明的一个实施例中，所述控制主机上还设置有功能升级预留的扩展接口和无线模块。
22.本发明的基于颅内压信号来评估颅内状态的设备，与现有技术相比，实时获取传感器参数数据，对获取的传感器参数数据进行实时处理获取临床参数，对临床参数进行实时显示，实时记录；将临床参数云分享至互联网，通过数字及波形的形式集中显示处理过的传感器数据，使得医护人员直观的观察患者的情况，并且通过互联网进行数据的分享传输，
实现了临床数据的分享和应用扩展，实现本发明的目的。
23.本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
24.图1为本发明的基于颅内压信号来评估颅内状态的设备的结构示意图；
25.图2为本发明的控制主机上各个单元的结构示意图。
具体实施方式
26.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
27.实施例
28.如图1和图2所示，本发明的基于颅内压信号来评估颅内状态的设备，包括：
29.信号采集单元10，用于发送对应数据请求，接收来自监护仪的颅内压和动脉血压高频波形信号，解析信号并将信号转换为可识别的数值数据；
30.信号存储单元20，存储颅内压和血压信号，应用波形算法识别波形，判断波形特征参数，计算并存储颅内压和血压波形的波幅参数；
31.信号处理单元30，处理分析数据，计算各相关参数，并将计算的各数值存储至信号存储单元；
32.数据输出单元40，实时显示来自信号存储单元的颅内压和血压波形，实时显示来自信号处理单元的各参数数值；显示信号存储单元所存储的数据文件；本地输出和无线上传信号存储单元所存储的各文件；及
33.人机交互单元50，通过人机交互界面进行操作；
34.信号采集单元10、信号存储单元20、信号处理单元30、数据输出单元40和人机交互单元50集成在一控制主机100上。
35.在本实施例中，控制主机100的输出接口通过网线101与外部设备互相通讯连接。
36.在本实施例中，控制主机100通过数据传输线102与颅内压监护仪的输出接口互相通讯连接。
37.在本实施例中，控制主机100上还连接有电源接口103、视频接口104、网络接口105、串口和usb接口106。
38.在本实施例中，控制主机100上还设置有功能升级预留的扩展接口和无线模块的外置天线107。
39.在本实施例中，信号处理单元30计算脑灌注压，脑灌注压＝平均动脉压-平均颅内压；计算某一固定时长(5-15秒)内的平均值，包括颅内压，血压，颅内压波幅(mwa)和血压波幅，根据上述的平均值结果，计算某一固定时长(2-10分钟)内两两数值间的相关系数，prx(平均颅内压-血压)，pax(颅内压波幅-血压)，rap(颅内压-颅内压波幅)，rac(脑灌注压-颅内压波幅)，iaac(颅内压波幅-血压波幅)；对上述得到的prx和脑灌注压做四分位图。
40.人机交互单元50触摸屏方式，通过人机交互界面进行操作，登录，更改设置，新建记录，修改信息，增加事件，回顾事件，选择数据等呈现方式，保存输出数据，截屏等。
41.在本实施例中，信号处理单元30的各个参数算法的算法如下：
42.波幅与平均波幅mwa的算法：
43.颅内压信号随心脏的搏动而呈周期波动，但还伴随其他频率的节律性波动，并且信号的基线也存在起伏漂移。因此现有技术对颅内压单个波形的特征提取和波形识别比较困难。本发明对连续流入的固定时长间隔的血压数据，运用算法寻找血压的收缩压(波峰压力)和舒张压(波谷压力)，识别出血压的波动周期，根据动脉血压的波动频率，判断颅内压的单波时长，根据单波时长，在单波内判断波形的最大值和最小值，单波波幅＝单波最大值-单波最小值。对连续的数据流，波幅平均值(mwa)＝固定时长内波幅之和/波形个数。系统软件对连续秒级时间窗内记录到的所有icp波形的波幅总和除以icp波形数量。一个波幅等于一个完整的icp波形最大值与该icp波形起始点最小值的差值。
44.平均值算法：
45.采用各采样点压力之和/采样点数：
[0046][0047]
其中：t为选择的固定时长；fs为采样率；pi为压力值。
[0048]
对固定时长间隔的血压和颅内压信号，分别求取压力平均值和波幅平均值。
[0049]
脑灌注压(cpp)参数：
[0050]
脑灌注压＝平均动脉血压-平均颅内压；
[0051]
血压平均值和颅内压平均值之差，即为平均脑灌注压。prx，pax，rap，rac，iaac的算法：
[0052]
相关性算法用来衡量两个变量x，y间的线性相关性，取值范围是[-1,1]，1表示完全正线性相关，-1表示完全负线性相关，0表示不相关。
[0053]
prx:在连续不断的固定时间周期内，测定平均动脉血压和平均颅内压之间的相关系数。
[0054]
pax:在连续不断的固定时间周期内，测定平均动脉血压和平均颅内压波幅之间的相关系数。
[0055]
rap:通过连续不断的固定时间周期内，测定平均颅内压波幅和平均颅内压之间的相关系数。
[0056]
rac:通过连续不断的固定时间周期内，测定平均颅内压波幅和平均脑灌注压之间的相关系数。
[0057]
iaac：在连续不断的固定时间周期内，测定平均颅内压波幅和平均动脉血压波幅之间的相关系数。
[0058]
prx-cpp四分位图：
[0059]
运用统计学四分位图做图方法，将连续n小时内的prx值按其对应时间内的脑灌注压(cpp)中位值分别计入各cpp区间。cpp用连续柱状图显示。prx列为y轴，对落入同一cpp区间的prx值做统计计算，用平均值，四分位值和标准方差标记prx数据。
[0060]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变
化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。