脊髓拴系綜合癥已經(jīng)成為了最為常見的脊髓疾病之一,針對此類患者,最有效的方式是通過脊髓栓系松解術(shù)來切除底部重物或與周圍組織的粘結(jié),從而緩解脊髓的過度牽拉狀態(tài)。目前,在此類手術(shù)過程中,醫(yī)生往往是憑借自己的臨床經(jīng)驗去判斷切除量才能使脊髓恢復正常拉伸狀態(tài),沒有可靠的依據(jù)作為支持。作為醫(yī)工交叉的項目,本課題聚焦于給出脊髓表面張力的定量信息,這將有助于脊髓張力檢測醫(yī)療儀器的開發(fā),從而幫助醫(yī)生更精準的實行手術(shù),避免患者受到損傷以及減少二次手術(shù)的風險。在充分分析課題的背景和目的后,提出了基于激光聲表面波法的新型無創(chuàng)檢測系統(tǒng)。當激光照射脊髓表面后,激發(fā)出聲表面波,其特性很大程度上取決于脊髓的彈性參數(shù)和幾何特征,通過分析聲表面波的傳播特性即可得到脊髓表面張力值。本文研究內(nèi)容及工作如下:1、論文通過分析脊髓的組織結(jié)構(gòu)和物理性能建立了脊髓的粘彈性模型。探索了多種應(yīng)力檢測方案并選取激光聲表面波技術(shù)來進行方案的設(shè)計。詳細闡述了聲表面波的激發(fā)原理,傳播理論。2、利用COMSOL進行有限元分析。建立了脈沖激光激發(fā)聲表面波的仿真模型,對聲表面波在脊髓表面的衰減特性進行了研究;根據(jù)聲彈性理論,利用相關(guān)分析法,建立了聲表面波信號的傳播時間差與拉應(yīng)力之間的關(guān)系,進行了曲線擬合,實現(xiàn)定量檢測;對聲表面波信號的影響因素進行了仿真分析,為實驗提供理論指導,同時與實驗結(jié)果相互驗證。3、設(shè)計并搭建了基于PVDF壓電薄膜的聲表面波檢測系統(tǒng),并在豬脊髓樣品上進行實驗。通過所采集到的聲表面波信號,進行了衰減特性的分析;通過不同拉伸狀態(tài)下,檢測點處采集到的聲表面波信號,建立了聲表面波的傳播時間差與拉應(yīng)力的關(guān)系,并與仿真結(jié)果進行比較,證明了系統(tǒng)的可行性;通過在同等條件下進行多次數(shù)據(jù)的采集,對系統(tǒng)的重復性以及初始狀態(tài)的穩(wěn)定性進行驗證。結(jié)果表明,通過激光聲表面技術(shù)檢測脊髓張力是可行有效的,本文建立了聲表面波信號與脊髓表面張力的關(guān)系式,實現(xiàn)了脊髓張力的定量檢測,有助于脊髓拴系綜合癥的精準診療。
【學位單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN247;R744
【部分圖文】：

脊髓拴系綜合癥已經(jīng)成為了最為常見的脊髓疾病之一。圖1-1 展示了正常人和脊髓栓系患者的脊髓 MRI 圖像。(a) 正常 (b) 粘連 (c) 腰骶部內(nèi)脂肪瘤(a) Normal (b) Bond (c) Lumbosacral lipoma圖 1- 1 脊髓 MRI 圖像Fig.1-1MRI image of spinal cord引起脊髓拴系綜合征的病因可以分為原發(fā)性病因和繼發(fā)性病因[2]。原發(fā)性TCS 是指先天發(fā)育異常的情況，在胚胎發(fā)育初期，脊髓的長度與和椎管長度大致相等，但是隨著人的成長發(fā)育，脊柱管的生長速度快于脊髓，脊髓頭側(cè)連于腦部而呈固定狀態(tài)，因此脊髓下端相對于椎管下端逐漸升高。在嬰兒胚胎時期時，脊髓末端所處的位置大概是在3 4L 、L 椎體水平；剛出生后，脊髓末端處在1 2L 、L 椎體

并且聲表面波還會繼續(xù)沿著介質(zhì)的側(cè)面?zhèn)鞑�；若表面波的傳播方向緣不垂直而是存在傾斜角時，聲表面波會在同個平面產(chǎn)生反射波，并面產(chǎn)生折射波；若介質(zhì)邊緣是曲率半徑大于五個波長的圓角時，將不成聲表面波的能量損失，而是繼續(xù)沿著介質(zhì)表面?zhèn)鞑ィ?. 在聲波傳遞的幾種形式中，縱波的傳播速度大于橫波的傳遞速度大表面波的傳遞速度；激光聲表面波技術(shù)的發(fā)展包括了激光激發(fā)技術(shù)、檢測技術(shù)以及傳播特性表面波的激發(fā)以及傳播理論將會在第二章中做具體的介紹，這里主要介表面波的檢測方法。本文根據(jù)傳感物理量分為電學法和光學法。電學檢測法電學法是通過壓電換能器將材料表面的聲表面波信號轉(zhuǎn)化為電信號，這從壓電材料被發(fā)現(xiàn)后逐步興起的，由于檢測方便簡單，在超聲探測領(lǐng)域多的實際應(yīng)用。根據(jù)耦合方式的不同分為接觸式、非接觸式兩種。1、接觸式

具有壓電常數(shù)高、阻抗低、檢測信噪比高等優(yōu)點。壓電換能器發(fā)展至今已相對成熟了，具有豐富多樣的產(chǎn)品，但是該方法缺點就是需要接觸物體表面，容易對物體造成污染，并且需要添加耦合劑于遠距離的測量，也不能對樣品表面的進行快速掃描。2、非接觸式非接觸式的電學檢測法也是將聲表面波的波動信號轉(zhuǎn)化為電信號，相比換能器，可以實現(xiàn)非接觸測量，避免了對樣品的污染，但是換能效率和靈低，且該方法只能適用于近距離測量場景，容易受到周圍物體的電磁干擾。1) 電容換能器（ESAT）電容換能器是基于電容效應(yīng)的一種換能器，它由兩個平行板和板間空氣，一平板拋光后接地，而另一平板則施加恒定直流電壓。當激光激發(fā)出聲后，由于聲波的作用樣品表面將產(chǎn)生振蕩，引起兩平板間的間隙發(fā)生變化使得電容發(fā)生改變，由于兩平板間的電勢差為定值，電容的改變將引起感電荷發(fā)生變化，再通過電流或者電壓的輸出。圖 1-3 為電容華能器的結(jié)構(gòu)。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號：2851594