脊髓拴系综合症已经成为了最为常见的脊髓疾病之一,针对此类患者,最有效的方式是通过脊髓栓系松解术来切除底部重物或与周围组织的粘结,从而缓解脊髓的过度牵拉状态。目前,在此类手术过程中,医生往往是凭借自己的临床经验去判断切除量才能使脊髓恢复正常拉伸状态,没有可靠的依据作为支持。作为医工交叉的项目,本课题聚焦于给出脊髓表面张力的定量信息,这将有助于脊髓张力检测医疗仪器的开发,从而帮助医生更精准的实行手术,避免患者受到损伤以及减少二次手术的风险。在充分分析课题的背景和目的后,提出了基于激光声表面波法的新型无创检测系统。当激光照射脊髓表面后,激发出声表面波,其特性很大程度上取决于脊髓的弹性参数和几何特征,通过分析声表面波的传播特性即可得到脊髓表面张力值。本文研究内容及工作如下:1、论文通过分析脊髓的组织结构和物理性能建立了脊髓的粘弹性模型。探索了多种应力检测方案并选取激光声表面波技术来进行方案的设计。详细阐述了声表面波的激发原理,传播理论。2、利用COMSOL进行有限元分析。建立了脉冲激光激发声表面波的仿真模型,对声表面波在脊髓表面的衰减特性进行了研究;根据声弹性理论,利用相关分析法,建立了声表面波信号的传播时间差与拉应力之间的关系,进行了曲线拟合,实现定量检测;对声表面波信号的影响因素进行了仿真分析,为实验提供理论指导,同时与实验结果相互验证。3、设计并搭建了基于PVDF压电薄膜的声表面波检测系统,并在猪脊髓样品上进行实验。通过所采集到的声表面波信号,进行了衰减特性的分析;通过不同拉伸状态下,检测点处采集到的声表面波信号,建立了声表面波的传播时间差与拉应力的关系,并与仿真结果进行比较,证明了系统的可行性;通过在同等条件下进行多次数据的采集,对系统的重复性以及初始状态的稳定性进行验证。结果表明,通过激光声表面技术检测脊髓张力是可行有效的,本文建立了声表面波信号与脊髓表面张力的关系式,实现了脊髓张力的定量检测,有助于脊髓拴系综合症的精准诊疗。