颈椎关节囊应变与疼痛检测系统的实验研究

作     者：王意 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘京诚;陈海斌

授予年度：2012年

学科分类：1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

主      题：挥鞭伤 颈椎关节囊 应变 神经放电 追尾碰撞 

摘      要：在交通事故伤情中，颈部损伤不但发生率较高，而且其造成的后遗症长期困扰着事故幸存者。典型的颈部损伤，通常情况下称之为挥鞭伤，多发生于追尾碰撞事故中。挥鞭伤的发生机制主要是由于颈椎关节囊的过度形变引起关节囊神经受激或受损从而产生疼痛。虽然越来越多的实验研究已经证实了这一挥鞭伤发生机制，但挥鞭伤时颈椎关节囊应变状况与其神经生理学之间的关系尚未具体明确。本文基于以上研究目的，提出了利用颈椎关节囊应变与疼痛检测系统测量挥鞭伤时颈椎关节囊的应变与神经放电活动，以进一步揭示二者的关系。 本文的主要研究工作和成果包括： ①参考颈椎关节囊形态与结构，设计了实验模型的动物模型和物理模型。山羊颈椎因其在形态学上与人体颈椎相似，可作为动物实验模型。制作了物理模型用于颈椎关节囊应变检测系统的测试。 ②本文设计了颈椎关节囊应变检测系统，用以测量挥鞭伤时颈椎关节囊应变状况。系统由关节囊应变传感器、测量电桥、放大电路、滤波电路、零偏校正电路和高速采集装置等组成。关节囊液态金属应变传感器由于测量大应变的需要，其输出为非线性，将通过非线性模型的阶次来控制传感器静态非线性模型的近似误差。对关节囊应变传感器进行标定，得出关节囊应变传感器静态非线性模型，并获得传感器的拟合误差、回差、重复性、灵敏度、分辨力、阈值和静态误差等静态指标。最后通过求近似反函数的方法来进行输出信号的反演。 ③针对挥鞭伤时颈椎关节囊疼痛检测需要，本文设计了颈椎关节囊疼痛检测系统。通过神经放电检测电极连接关节囊神经根，传导出疼痛信号，经A/D差分放大器后，利用高速记录主机进行数据采集，最终利用专用软件进行数据分析。由于挥鞭伤时的疼痛信号包含多个神经纤维传导的动作电位，因此，本文采用电刺激实验，先对关节囊各个区域对应的神经纤维放电动作电位进行筛选和甄别，并作为模板，与挥鞭伤模拟实验的神经放电数据进行匹配，最终获得不同关节囊区域对应的不同神经纤维放电的速率变换状况。 ④搭建了挥鞭伤模拟实验系统进行颈椎关节囊应变与疼痛检测系统的应用实验。挥鞭伤模拟实验系统包括挥鞭伤致伤平台、追尾碰撞数据采集系统、高速摄像系统和激光测速系统。完成颈椎关节囊应变检测系统的实验研究，最后提出了颈椎关节囊疼痛检测系统应用实验方案。