[发明专利]颅内植入式柔性多模态生理生化信息监测设备

说明书

本发明提供了一种颅内植入式柔性多模态生理生化信息监测设备，包括多模态传感器、柔性排线和信号处理与无线传输电路，所述多模态传感器包括压力传感器、剪切力传感器、温度传感器、氧分压传感器、钾钠离子传感器和柔性电极；所述多模态传感器和所述信号处理与无线传输电路通过所述柔性排线连接。基于与大脑弹性模型相似的柔性材料制备柔性衬底和多模态的传感器，制作出可以测量颅内压力、颅内氧分压、颅内温度、颅内神经电信号、颅内钠离子浓度和颅内钾离子浓度集成化的传感器，并且通过制作剪切力传感器和电极阻抗传感器实时检测传感器的使用稳定性和精准度信息。

技术领域

本发明涉及生理信号监测技术领域，特别涉及一种颅内植入式柔性多模态生理生化信息监测设备。

背景技术

创伤性颅脑损伤是死亡率极高的全球性健康问题，中国每年大约60万人发生颅脑创伤，其中死亡10万人左右，造成直接和间接经济损失高达100亿元以上。中国颅脑创伤资料库初步统计结果显示，在中国47家医院13000多例急性颅脑创伤住院病人中，重型颅脑创伤的病死率＞20％，重残率＞50％。国外数据显示，对于格拉斯哥昏迷评分(Glasgow ComaScale，GCS)≤8分的重型颅脑损伤患者，其死亡率高达35％～45％。

现有技术中针对单一或双模态颅脑生理指标监控技术已有相关研究，进行如下介绍：

(1)颅内压：在已有产品中根据是否将传感器植入颅内，颅内压监测方法可分为非植入式监测法和植入式监测法两类。非植入式颅内压监测法无须在颅内植入传感器，能够避免因植入式监测对患者造成的创伤，且监测过程中无感染风险，同时具有操作简便和成本较低的优点。其原理有诸如经颅多普勒法、闪光视觉诱发电位法和红外分光检查法等。以上非植入式监测方法均通过间接手段将其他物理量转化为压力值，监测过程中存在较多的干扰因素，使得测量误差较大。植入式颅内压监测法是指将压力传感器植入颅内，直接测量颅内压值。其方法是通过颅脑手术，将测压导管一端插入脑室，另一端与液压传感器接口连接，从而测得颅内压值。此方法的优点在于检测精确度高，可满足临床颅内压监测指标要求，被视为颅内压监测的“金标准”。但是，该方法以及其它现有植入式颅内压监测设备均为有线式，在持续监测过程中存在诸多不便，不适合长期监控，增加创口感染几率。有国外文献报道感染几率甚至高达11％。

(2)颅内脑电信号：颅内脑电信号的测量可分为皮层区域的电信号测量和皮层内部的电信号测量。皮层脑电是利用手术将皮层电极放在颅内大脑皮层上，电极导线经过颅骨和头皮，接在外部脑电图仪上。通过分析皮层信号的功率谱密度、beta波(15-25Hz)、alpha波(8-13Hz)、delta-theta波(2-8Hz)，可以对由于二次脑损伤造成的非痉挛性癫痫发作的起始时刻或癫痫持续状态进行检测，给予及时反馈治疗。2016年De Marchies等人采用美国Ad-Tech Medical公司的柔性多通道植入式皮层脑电极产品。脑皮层深部植入式电极是采用硅基或者不锈钢神经探针，植入大脑皮层内部，进行脑神经信号的测量，通过分析场电位和动作电位，达到获取脑损伤对运动或者感知皮层的创伤程度。

(3)颅内温度：在不同生理和病理条件下，大脑的温度不仅会波动，而且会影响皮层细胞多项生理代谢的变化。研究者曾尝试使用红外线成像方式显示皮层的温度，但由于其准确性不足、以及不能实时监测，所以仅仅停留在少数研究方面。目前普遍采用植入式温度传感探头植入脑皮层测量皮层温度，颅内温度传感器通常与颅内压检测或颅内氧分压检测探头集成，但创口较大，测量时间较短，而且是在开颅术中，未覆盖颅骨和头皮，数值与生理状态下可能存在很大差异。