一种无线多模态颅内监测系统技术方案

本发明专利技术涉及医疗器械领域，涉及无线多模态颅内监测系统。包括：颅内多模态传感器，用于采集颅内生理信号；感受器排线，用于将颅内多模态传感器采集的生理信号传导至皮下植入集成电路；皮下植入集成电路，用于接收颅内多模态传感器采集的生理信号并进行处理，得到生理数据，通过无线设备将生理数据传至外部接收终端；外部接收终端，用于接收生理数据并进行展示。传感器为植入式，无需外接任何导线，避免了在对颅内生理信息进行监测时发生颅内出血、感染的风险，患者可以正常转运，不影响对患者进行各种检查和治疗。本发明专利技术首次探索出对颅内多种生理信号进行同步长时程监测的方法与设备，对于颅内生理病理研究有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种无线多模态颅内监测系统
本专利技术涉及医疗器械领域，涉及无线多模态颅内监测系统。
技术介绍
在发现和预防二次脑创伤中，颅内压、皮层脑电图、颅内氧分压和颅内温度均是人体重要的生理指标。CremerOL.、FakhrySM.、TalvingP.的统计数据指出重症脑创伤下(GCS≤8)颅内压监护方法可以降低死亡率。Nangunoori等人的研究显示，重型颅脑损伤患者中采用脑氧分压联合颅内压、脑灌注监测的治疗较单纯监测颅内压、脑灌注压的治疗预后较好[61.2％(191/312)vs.41.9％(75/179)，p＝0.001]，但目前尚缺乏脑组织氧分压单一因素随机对照的临床试验。2018年Brandon等人发表了第一篇多项脑指标参数监测在重型颅脑创伤中应用的论文。临床试验中对43名符合检测监控标准的人进行颅内压，氧分压，皮层脑电图，温度的实时监控(平均监控时间97.1h)，其中颅内压升高患者占89％，并给出了各生理参数的具体监控数值，但并未具体分析各参数中的关联性与二次脑损伤的对应性，并且也未给出与未进行多模态监控病人的死残率数据对比。通过植入组织探头进行脑皮层生理指标测量的方法具有测量精度高，可对局部脑区域进行定点、实时测量的优点，但有创性和导线式器件连接方式又限制了其在某些脑损伤患者中的应用。目前，对于颅内温度和氧饱和度的测量，既无成熟的技术，也无可供使用的设备。同时对于集成颅内压、皮层脑电图、颅内氧分压及皮层温度为一体的传感探头及无线传输系统，无论是科学研究还是产品都未见报道。专利技术内容本专利技术为解决上述问题而提出了一种植入式多模态颅内监测系统，不仅实现颅内温度和氧饱和度的测量，还可以实现长时间颅内生理信息的监测。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种无线多模态颅内监测系统，包括：颅内多模态传感器，用于采集颅内生理信号；感受器排线，用于将颅内多模态传感器采集的生理信号传导至皮下植入集成电路；皮下植入集成电路，用于接收颅内多模态传感器采集的生理信号并进行处理，得到生理数据，通过无线设备将生理数据传至外部接收终端；外部接收终端，用于接收生理数据并进行展示。所述颅内多模态传感器由柔性基底与设在其上的柔性多传感单元构成，所述柔性多传感单元包括脑电图电极、压力感受元件、温度感受元件和氧饱和度元件构成，其中：脑电图电极，用于采集皮层脑电图的脑电波；压力感受元件，用于采集并检测颅内压；温度感受元件，用于采集脑皮层的温度；氧饱和度元件，用于采集皮层的氧饱和度。所述脑电图电极根据需求选择16导或64导，采集皮层不同位置的脑电波。所述颅内多模态传感器中，通过柔性基底上制备的蛇型金走线连接各传感单元，使基底材料与大脑皮层共形。所述皮下植入集成电路包括：数据收集模块，数据传输模块，电池模块，其中：数据收集模块，连接感受器排线，用于将颅内多模态传感器采集的颅内生理信号进行处理，生成生理数据并传给数据传输模块；数据传输模块，用于将生理数据通过无线传输方式传至外部接收终端；电池模块，用于为数据收集模块，数据传输模块提供工作需要的电能。对颅内生理信号进行处理具体为：通过数据收集模块中的DSP或FPGA对颅内生理信号进行压缩，对压缩后的颅内生理信号编码，得到生理信号。通过无线装置对所述多模态颅内监测系统进行充电。一种无线多模态颅内监测方法，采集颅内生理信号，对其进行处理并展示，具体包括以下步骤：通过颅内多模态传感器采集颅内生理信号；感受器排线将颅内多模态传感器采集的生理信号传导至皮下植入集成电路；皮下植入集成电路接收颅内多模态传感器采集的生理信号并进行处理，得到生理数据，通过无线设备将生理数据传至外部接收终端；外部接收终端接收生理数据并进行展示。皮下植入集成电路中数据收集模块中的DSP或FPGA对颅内生理信号进行压缩，对压缩后的颅内生理信号编码，得到生理信号。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.首先找出能够测量皮层温度和氧饱和度的方法和设备。2.首先专利技术出能够多模态监测脑皮层脑电图、温度、氧饱和度和压力的方法，为研究颅内生理变化提供更多的信息。不仅生理参数齐全，而且避免了因单个指标干扰而造成的临床误判。3.皮层电极片使用最新高度生物相容性的软质材料制成，与脑组织之间生物反应小，不会影响颅内电信号的捕捉。4.传感器为植入式，无需外接任何导线，避免了在对颅内生理信息进行监测中发生颅内出血、感染的风险，同时患者可以正常转运，不影响对患者进行各种检查和治疗。5.第一个可无线充电式植入设备。皮下集成电路的电源可进行无线充电，可进行长时程的实时监测。附图说明图1是植入式多模态颅内监测系统图；图2是植入式集成电路的结构示意图；图3是植入式多模态颅内监测系统的工作原理图；图4是体外接收终端仪表示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术公开的植入式无线多模态颅内监测系统，其包括：颅内多模态传感器，用于感知颅内温度、氧饱和度、电信号和压力值；感受器排线，用于将多模态传感器的信号传导至植入式集成电路；皮下植入集成电路，用于接收多模态传感器的信号，并通过无线设备传至外部接收终端仪器。外部接收终端，用于接收植入集成电路的信号，并将数值显示在仪器上。以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。图1是植入式多模态颅内监测系统的植入部分。其中，蓝色部分植入脑皮层表面，1为脑电图电极，2为压力感受元件，3为温度感受元件，4为氧饱和度元件，5为感受器排线，6为植入式集成电路模块。其中，1脑电图电极可以根据需要选择16导或64导，用于记录皮层脑电图的脑电波。这种可以根据需要进行个性化选择的方式，既能满足研究和试验的要求，又不会因为导联过多而相互信号影响，造成伪信号；2压力感受元件用于检测颅内压；3温度感受元件用于记录脑皮层的温度；4氧饱和度元件用于检测皮层的氧饱和度；5感受器排线连接各感受器和集成电路模块，将感应元件得到的信号传递给6植入式集成电路模块；6植入式集成电路模块对数据进行初步处理，利用无线传输的方式传送至外部接收终端仪器。柔性多模态传感器的结构分为柔性基底与柔性多传感单元两大部分。传感材料与基底材料的物理差异较明显，某些情况中各部分之间需要独立分析、设计与制备。另外细胞对传感材料覆盖会降低传感器的灵敏度并使之产生零点漂移。针对高集成化传感芯片的需求，选用单基底集成化多传感单元加工方式，具体包括：拟先在柔性基底上沉积纳米导电压阻材料开发出柔性压力传感器，然后在该器件上通过金属的同步沉积、图形化、同步形成脑皮层电极、氧分压传感器和温度传感器，达到传感器集成一体化的效果，免去了后续胶连集成的复杂性，并提高了生物兼容性，最后通过沉积如parylene生物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线多模态颅内监测系统，其特征在于，包括：/n颅内多模态传感器，用于采集颅内生理信号；/n感受器排线，用于将颅内多模态传感器采集的生理信号传导至皮下植入集成电路；/n皮下植入集成电路，用于接收颅内多模态传感器采集的生理信号并进行处理，得到生理数据，通过无线设备将生理数据传至外部接收终端；/n外部接收终端，用于接收生理数据并进行展示。/n

【技术特征摘要】
1.一种无线多模态颅内监测系统，其特征在于，包括：
颅内多模态传感器，用于采集颅内生理信号；
感受器排线，用于将颅内多模态传感器采集的生理信号传导至皮下植入集成电路；
皮下植入集成电路，用于接收颅内多模态传感器采集的生理信号并进行处理，得到生理数据，通过无线设备将生理数据传至外部接收终端；
外部接收终端，用于接收生理数据并进行展示。


2.根据权利要求1所述的一种无线多模态颅内监测系统，其特征在于，所述颅内多模态传感器由柔性基底与设在其上的柔性多传感单元构成，所述柔性多传感单元包括脑电图电极、压力感受元件、温度感受元件和氧饱和度元件构成，其中：
脑电图电极，用于采集皮层脑电图的脑电波；
压力感受元件，用于采集并检测颅内压；
温度感受元件，用于采集脑皮层的温度；
氧饱和度元件，用于采集皮层的氧饱和度。


3.根据权利要求2所述的一种无线多模态颅内监测系统，其特征在于，所述脑电图电极根据需求选择16导或64导，采集皮层不同位置的脑电波。


4.根据权利要求1所述的一种无线多模态颅内监测系统，其特征在于，所述颅内多模态传感器中，通过柔性基底上制备的蛇型金走线连接各传感单元，使基底材料与大脑皮层共形。


5.根据权利要求1所述的一种无线多模态颅内监测系统，其特征在于，所述皮下植入集成电路包括：数据收集模块，数据传输模...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，董成，薛宁，刘春秀，刘铁柱，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院第一医学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11