[发明专利]一种嵌入式颅脑爆炸冲击波动态监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于检测装置，具体涉及一种嵌入式颅脑爆炸冲击波动态监测装置及方法。

背景技术

自从诺贝尔发明炸药以来，以炸药为原料的各种武器或简易爆炸装置已造成大量人员伤亡。其中爆炸冲击波是导致伤死、伤残的关键因素。回顾上世纪越南战争、海湾战争、伊拉克和阿富汗战争等军事冲突，均表明现代战争的损伤模式与既往冲突类似，其中颅脑外伤在战斗损伤中的比例不低于15％。尽管防弹衣的改进大大减少战争死亡率，但爆炸冲击波所致的颅脑损伤更加突出。现代作战头盔作为良好的颅脑防护装备，可减轻低速射击物如弹片和特定环境中高速射击物如子弹等损伤，但冲击波致颅脑损伤仍无法完全防护。与此同时，和平条件下大规模城镇化建设和地下资源采掘、工程爆破也已成为常态化操作。然而，遗憾的是，目前对于各种因素所致颅脑冲击波暴露仍停留在伤员发现损伤或神经精神症状后才被动就医，寻求诊治。至于伤员发生颅脑损伤过程中究竟遭受怎样的冲击波暴露，尤其是肉眼未见破损但已经出现脑功能紊乱的冲击波暴露伤员，如何实现颅脑冲击波损伤量化评估迄今尚未引起关注。在战争或爆炸事故发生后，医疗机构尚无法获取颅脑爆炸冲击伤动态致伤数据，因此，无法对颅脑冲击伤尤其是低强度、反复冲击伤伤情与致伤压力之间做出量效和时效关系的判断，在颅脑冲击伤伤情判断和治疗上也难于实现个体化。有鉴于此，在平战条件下探寻有效防护措施的基础上，设想研发颅脑附近的“黑匣子”以准确评估伤员遭受冲击波暴露的强度和频次，对于客观评估冲击波致颅脑损伤伤情、预后，改善神经精神症状、促进伤员脑功能康复具有重要诊断学意义。

目前，对冲击波致颅脑损伤的评估涉及脑功能生理指标变化以及相应的评分方法（如Glasgow评分）。其中生理功能异常主要涉及意识、记忆力、损伤时精神状态改变和（或）灶性神经受损。伤员的主诉有时较临床诊断指标异常更为复杂多变，特别是许多伤员临床影像诊断等并未发现异常，但神经精神症状已经出现并持续存在，甚至可能出现自伤或伤人等严重后果。究其原因，除过特定场景（如战场人员死伤）等刺激外，目前认为主要原因极可能是频繁或一定强度的冲击波累积性暴露所致的脑功能病变。因此，在伤员出现临床颅脑病变征象之前，实现动态监测颅脑冲击波暴露的强度和频次是平战条件下颅脑冲击伤评估和防治的先决条件。既往冲击波监测主要采用进口装备，其主要局限性包括：

（1）主要针对准静态设施和固定动物的爆炸冲击波监测；

（2）体积偏大，难于随身携带；

（3）抗干扰性能较弱；

（4）监测爆炸冲击波量程与遭受冲击伤的存活伤员颅脑冲击波暴露阈值有较大偏差；

（5）由于受伤个体（平民、作业人员、官兵）遭受颅脑冲击波损伤时监测设备位置不确定（即是否靠近身体、在身体的相对部位）。

因此，检测数据会因冲击波与设备中间介质的不同而有较明显的数值偏倚，难以客观反应人体颅脑处遭受的压力强度。因此，基于以上五方面问题，考虑到战争或施工爆破现场的实际，动态监测颅脑冲击波暴露必须满足以下条件：

（1）脑防护装备－头盔能够对监测装置有良好的兼容性，即头盔能够容纳冲击波监测装置；

（2）监测装置必需体积小巧，便于携带或嵌入颅脑防护设备中；

（3）能够满足防水、防辐射以及特殊环境（水下、高原）下颅脑冲击波检测需求；

（4）能够承受密闭和开放环境中不同压力强度的爆炸冲击波；

（5）结合既往战场返回官兵的神经精神症状，提示目前在头盔防护条件下，颅脑的低强度、高频次爆炸冲击波暴露更为多见。因此，设备重点满足低强度、高频次冲击波监测需求。

基于以上现状，目前亟待研发一种能够适应平战作业（作战官兵、爆破施工人员、维和人员、煤矿开采掘进人员）的嵌入式颅脑爆炸冲击波动态监测装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种嵌入式颅脑爆炸冲击波动态监测装置及方法，能实现颅脑区冲击波峰值超压、正压作用时间等关键致伤参数的动态采集。

本发明所述嵌入式颅脑爆炸冲击波动态监测装置，包括信号采集模块、信号放大模块、单片机、存储模块和供电模块；

所述信号采集模块包括多个压阻式传感器，用于采集冲击波产生的压力信号；

所述信号放大模块包括多个放大器，所述放大器的数量与压阻式传感器的数量相同，多个放大器的输入端与多个压阻式传感器的输出端一一对应连接，用于将各压阻式传感器采集的压力信号放大；