创伤性脑水肿脱水治疗近红外无损实时疗效评估应用基础研究

Noninvasive real-time monitoring dehyration therapy of traumatic brain edema an evaluating the therapeutic efficacy can achive high clinical application value. In the study, noninvasive functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRs) technology will be utilized for real-time monitoring dehyration therapy of traumatic brain edema, meanwhile, variation of intracranial pressure (ICP) and local parameters of cerebral tissue (optical parameters, oxygen saturation) with time will be recorded. Model of real-time evaluating therapeutic efficacy will be built and noninvasive real-time evaluating therapeutic efficacy can be realized. The main research contents include: (1) research on noninvasive measurement system with cerebral spatial location by fNIRs in tissue parameters of brain edema; (2) research on the relationship between ICP and fNIRs parameters, obtaining the the mathematical model of noninvasive measuring ICP by fNIRs; (3) research on variation of cerebral contents in dehyration therapy of traumatic brain edema, verification of cerebral spatial location of fNIRs parameters theoretically; (4) research on comprehensive evaluation factors (ICP and fNIRs parameters etc.) which can reflect therapeutic efficacy of dehyration therapy more effectively and entirely, building reliable comprehensive evaluation model of therapeutic efficacy. The purpose of this topic is: exploring a new technology, mining new evaluation factors, obtaining evaluation model of therapeutic efficacy and evaluating efficacy of dehyration therapy of traumatic brain edema noninvasively and real-time.

创伤性脑水肿脱水治疗过程的无创实时监测和疗效评估具有重要的临床实用价值。本项目拟采用功能近红外光谱技术（fNIRs）无创实时监测脑水肿脱水治疗时ICP、脑组织局部参数（光学参数、血氧饱和度）等变化规律，建立实时疗效评估模型，达到无损实时疗效评估的目的。主要研究内容：（1）基于fNIRs的人颅脑具有空间位置信息的脑水肿相关组织参数无创测量技术研究；（2）研究ICP与fNIRs测量参数关系，获取ICP近红外无创测试数学模型；（3）研究脑水肿脱水治疗中颅腔内容物的变化规律，从机理上对fNIRs测量参数的空间位置信息进行验证；（4）研究能更有效、更全面反映脱水治疗效果的综合评估因子（包含ICP等常规参数和fNIRs测量参数），同时建立可靠的疗效评估综合模型。本课题旨在探索一种新技术，挖掘新的评估因子，获得疗效评估模型，实现脑水肿脱水治疗无创实时疗效评估。

创伤性脑水肿继发于颅脑损伤，可引起颅内压增高，脑血流量下降，加重脑损伤甚至导致病人死亡，对创伤性脑水肿进行无创在位实时监测与疗效评估的研究具有重要的实用价值。项目利用功能近红外光谱技术（fNIRs）组织穿透深度大、对人体无损伤、可长期监测等优势，针对创伤性脑水肿进行无损监测及其临床治疗疗效评估应用研究。完成的主要研究工作和成果有：. 基于fNIRs的大鼠无创测量系统设计的实现及定标，重点对无创探头光纤芯径和光纤光源与检测器的空间位置分布进行理论仿真；研究大鼠脑水肿模型颅内压ICP与fNIRs测量参数关系，获取ICP近红外无创测试数学模型；动物实验研究更有效、更全面反映脱水治疗效果的评估因子，同时建立可靠的疗效评估综合模型。.研究了脑水肿脱水治疗中颅腔内容物的变化规律，从机理上对fNIRs 测量参数的空间位置信息进行验证。根据不同类型的脑水肿，构建相应的脑水肿仿真模型，分别对单一型脑水肿模型和混合型脑水肿模型进行Monte Carlo仿真研究，获得组织表面光通量和脑水肿程度间的关系，并确定成人脑组织近红外无创检测的最佳检测距离；依据脑水肿仿真模型构建相应的仿体模型，对单一型脑水肿模型进行研究，分析最佳检测距离处的光通量与水肿模型间的关系，验证了Monte Carlo仿真模型的可靠性。. 研究了ICP 与fNIRs 测量参数关系，建立了ICP 近红外无创测试数学模型。采用脂多糖试剂制作动物脑水肿模型，利用Codman颅内压监护仪和自制组织参数检测系统分别监测大鼠有创颅内压和fNIRs测量参数，获得脑水肿情况下大鼠颅内压与脑组织fNIRs测量参数的变化规律，构建相应的数学模型，并完成动物颅内压近红外检测实验；设计完成了临床实验研究方案，临床脑水肿患者治疗的有创颅内压和无创脑组织fNIRs测量参数监测，对比分析临床病人不同状态下的脑组织约化散射系数和颅内压变化规律，构建疗效评估因子相应的数学模型，实现临床病人颅内压的无创实时监测。. 研究开发了颅内压和颅内温度多参数系统和基于无线网络的多用户颅内压监测系统。. 项目研究完成了一种脑水肿监测和治疗疗效评估新技术，获得了fNIRs评估因子与颅内压和脑含水量的关联模型，实现了对创伤性脑水肿脱水治疗无创实时疗效评估。研究建立的监测理论、评估因子、数学模型及软硬件系统，具有很大理论意义和实用价值。