基于闪光视觉诱发电位的颅内压无创提取及其检测分析仪的研制

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颅内高压是神经科的急危重症,是导致患者死亡的主要原因。及时、准确地了解患者颅内压变化,并进行有效的治疗,是抢救患者生命至关重要的一步。目前颅内压多是采用腰椎穿刺或开颅等有创检测方法,存在着创伤、感染、脑出血、脑疝等并发症,如果能使用简便、准确、无创性的颅内压测定方式不仅可以避免有创检测带来的不良后果和风险,而且可以给临床诊断治疗带来极大的方便。视觉诱发电位反映了从视网膜到枕叶皮层视通路的完整性,应用闪光视觉诱发电位技术是无创颅内压监测的研究方向之一。视觉通路位于脑底部,行程较长,当颅内压ICP增高时,视通路传导减慢,闪光视觉诱发电位波峰潜伏期时间延迟,本文正是基于这一理论依据,通过对闪光视觉诱发电位的有效提取和N2波潜伏期的确定实现颅内压无创监测的目标。 由于闪光视觉诱发电位的信号非常微弱,常常淹没在自发脑电等强噪声环境中,必须采取有效的降噪方法才能正确提取到闪光视觉诱发电位波形。本文在综述了各种诱发电位提取方法的优点和局限性基础上,深入讨论了平均技术(AT)、现代谱估计方法(MSE)、高阶累量分析方法(HOAA)、主变量分析方法(PCA),小波变换(WT)、独立分量分析法(ICA)和人工神经网络技术(ANN)在诱发电位提取中的应用。重点研究了多分辨小波变换和独立分量分析方法对闪光视觉诱发电位的提取效果。根据闪光视觉诱发电位的频率特征,利用多分辨率小波变换有效地去除了自发脑电信号波形;考虑独立分量分析方法的应用条件和进行闪光视觉诱发电位提取时的具体操作过程,引入了虚拟噪声通道的概念,实现了闪光视觉诱发电位的有效提取。 本文运用生物医学领域中现代信号分析方法,并将其作为检测仪器的一个有机组成部分应用到无创颅内压检测和分析仪器中,完成了系统功能、组成结构及整机硬件设计,研制出一种方便、准确的基于闪光视觉诱发电位的无创颅内压监测仪,在此监测仪中不仅集成了诱发电位信号提取功能,而且充分考虑了临床医生观察波形的方便性,可以方便地进行闪光视觉诱发电位检测保存、显示和打印等,并引入数据库管理技术,从而可以有效地对闪光视觉诱发电位的数据和病人信息进行管理和方便地查询。 本文在进一步的临床观察应用中,通过对正常对照组、脑出血组、蛛网膜下腔出血组潜伏期测量结果的比较,研究了闪光视觉诱发电位各波潜伏期与颅内压增高的关系。通过闪光视觉诱发电位潜伏期与有创腰穿颅内压值的相关性分析,得到了颅内压与闪光视觉诱发电位N2波潜伏期之间的线性回归方程。通过无创检测颅内压值与腰穿颅内压值所测得结果的比较,评价了基于闪光视觉诱发电位无创测量颅内压的方法在神经科疾病中颅内压监测应用中的可行性和准确性。 本文的最终目标是研发基于闪光视觉诱发电位和现代信号分析处理方法的无创颅内压监测仪,作者在应用基础、硬件研制和实验、仪器功能的软件实现及临床应用多方面做了大量工作,为先进的诱发电位提取技术在无创颅内压分析和监测中的实际应用和深入研究做了有益的尝试。
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