2002年--外文翻譯--用于食管壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測的高壓球囊導(dǎo)管（譯文）

1、<p><b>　　中文3360字</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯</p><p>　　注：請將該封面與附件裝訂成冊。附件1：外文資料翻譯譯文</p><p>　　用于食管壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測的高壓球囊導(dǎo)管</p><p><b>　　摘要</b></p>

2、<p>　　本文介紹了一個(gè)新的食管測壓導(dǎo)管，通過把成熟應(yīng)用的高壓測量感應(yīng)球囊和外部壓力傳感器鏈接起來實(shí)現(xiàn)。也被描述為一個(gè)實(shí)時(shí)壓力監(jiān)測的信號處理和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。為了測試的新的整體式空氣球囊設(shè)計(jì)的敏感度，我們設(shè)計(jì)了食管動(dòng)力模擬實(shí)驗(yàn)裝置。結(jié)果表明，完備的空氣球囊導(dǎo)管適用于測量各種在食管發(fā)生運(yùn)動(dòng)病癥時(shí)的典型波形。</p><p><b>　　1.引言</b></p><

3、p>　　食管功能失調(diào)是病患求醫(yī)的50大原因之一。為了診斷這些病癥，人們發(fā)明了食管壓力測量儀器來測量食管括約肌和食管壁的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。通過分析這些數(shù)據(jù)的壓力變化，臨床醫(yī)生可以識別并對各種食管疾病。當(dāng)今有兩種導(dǎo)管技術(shù)用來進(jìn)行食管測壓，“灌注法”和“固態(tài)法”。盡管“灌注法”已經(jīng)廣泛的開始應(yīng)用于食管測壓。但這種技術(shù)僅限制于靜態(tài)測壓研究，而且需要富有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測試。再者，由于需要穩(wěn)定水流的利用，這些導(dǎo)管不適合長周期或24小時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)

4、測。另一方面，固態(tài)應(yīng)變導(dǎo)管，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測的功能，但固態(tài)應(yīng)變導(dǎo)管在空氣和液體上，壓力對比于直接測量壓力，只有很低的靈敏度。</p><p>　　很多年來，空氣球囊壓力感應(yīng)導(dǎo)管已經(jīng)應(yīng)用于與很多方面，但很少有研究利用該技術(shù)在食管測壓上的。在1967年，一個(gè)權(quán)威大師建議用一個(gè)注滿液體的球囊來測量括約肌的壓力。但是，由于這些球囊的直徑和材料限制，測量結(jié)果并不是線性的。在本研究中，我們提議借著近年來科學(xué)技術(shù)在精確

5、信號采集和先進(jìn)球囊材料技術(shù)的進(jìn)步來克服當(dāng)年權(quán)威大師設(shè)計(jì)的局限性。</p><p>　　本次研究的目的是收集數(shù)據(jù)和測試實(shí)驗(yàn)，來證明此自容式高壓空氣球囊導(dǎo)管有著“灌注法”球囊的靈敏度和“固態(tài)法”球囊的便攜性。</p><p><b>　　2.材料和系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1工作原理</b></p

6、><p>　　一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格的管子外部末端連接外部壓力傳感器，內(nèi)部連接一個(gè)總是高壓感應(yīng)球囊。感應(yīng)球囊周圍的壓力會(huì)壓縮空氣進(jìn)入球囊，而導(dǎo)管中的壓力將會(huì)和球囊感應(yīng)區(qū)域的壓力對等或成比例。因此，食管內(nèi)部的壓力可以被測量出來。同樣的，對于灌注球囊和固態(tài)球囊，我們可以通過分析壓力傳感器產(chǎn)生的電信號來分析食管的蠕動(dòng)。</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)材料</b></p&g

7、t;<p>　　為了檢測自容式空氣球囊設(shè)計(jì)的可行性，我們用聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）做了一個(gè)單通道高壓球囊，用聚氯乙烯（PVC）做了一個(gè)管子。我們又設(shè)計(jì)了一個(gè)750mm長的導(dǎo)管雛形和一個(gè)直徑為8mm，長度為20mm的球囊。這個(gè)導(dǎo)管雛形是由Advanced Polymers生產(chǎn)的。</p><p><b>　　2.2.1高壓球囊</b></p><p>

8、;　　使用高壓球囊的優(yōu)勢包括：壁薄、拉伸強(qiáng)度高、延伸率相對較低。此外，高壓球囊可以在去除外部壓力后返回原狀，也就是說，它不會(huì)表現(xiàn)出機(jī)械滯后性。在眾多的球囊材料中，由于可能以后需要定制不同面積形狀尺寸的球囊，所以我們用聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）來完成現(xiàn)在的設(shè)計(jì)。球囊的壁厚范圍從0.0406到0.0483mm，使其在食管內(nèi)部周圍的壓力感應(yīng)非常靈敏。</p><p>　　2.2.2外部壓力傳感器</p>

9、<p>　　我們用壓阻式集成壓力換能器SXOSG2裝在自容式空氣球囊導(dǎo)管上，其測量范圍為0到600mm的汞柱。換能器的傳感器部分連接到前段的空氣球囊導(dǎo)管，并置于人體外部。換能器的輸出電壓是可調(diào)的，且可進(jìn)行數(shù)字化處理并可視。換能器的偏移補(bǔ)償是由生產(chǎn)商在大氣壓101kPA和室溫22℃下進(jìn)行設(shè)定的。</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p

10、>　　我們采用基于計(jì)算機(jī)的多通道測量系統(tǒng)（DAQCard 1200，美國國家儀器公司，美國德克薩斯州奧斯?。┦褂枚ㄖ频臄?shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件，胃腸道信號采集系統(tǒng)v.3（GAS3）。GAS3基于用戶圖形界面（GUI）用LabWindows/CVI語言開發(fā)的用于信號處理和監(jiān)測的軟件。GAS3程序包用于掃描輸入數(shù)據(jù)并在電腦屏幕上實(shí)時(shí)顯示時(shí)間與壓力圖，同時(shí)記錄這些樣品到一個(gè)ASCⅡ文件。</p><p>　　由導(dǎo)管產(chǎn)生

11、的輸出電壓，需要進(jìn)行模擬信號的初步調(diào)制。信號被放大，以使被調(diào)制過的最大的可能電壓范圍，與模擬信號經(jīng)過電腦基層測量系統(tǒng)中的?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）調(diào)制后的范圍一致。（圖1）</p><p>　　圖1 系統(tǒng)框圖</p><p>　　2.3.1食管的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?lt;/p><p>　　為了評估填充空氣的球囊的性能，我們利用食管實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，把?dǎo)管從外部施加壓力的數(shù)據(jù)和從內(nèi)部施加

12、壓力的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。我們做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用第二個(gè)空氣壓力換能器—SX05G2檢測到的信號和內(nèi)部施壓的自容式空氣球囊導(dǎo)管進(jìn)行比較。圖2示出了模擬食管的5ml注射器。用一個(gè)壓力泵，使5ml注射器中的壓力被改變，以模擬食管的蠕動(dòng)。用一個(gè)雙通道的測量設(shè)置，來對外部施加的壓力（通道1）和內(nèi)部施加的壓力（通道2）進(jìn)行對比。</p><p>　　圖2 用來測試自容式設(shè)計(jì)可行性的食管實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?lt;/p><p&

13、gt;　　2.3.2模擬電壓放大</p><p>　　Semsys SX05G2 可以感應(yīng)非常小的電阻變化，可以轉(zhuǎn)換為毫伏范圍內(nèi)的電壓。因此，一個(gè)電壓放大器是進(jìn)行可靠測量所必須的。而且這種放大也可使電壓在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍之內(nèi)。</p><p>　　低功耗儀表放大器AD620用來放大SX05G2的差分信號。此8引腳的集成電路相當(dāng)于常用的三運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)。有一個(gè)外部控制的電壓增益的Rg，在

14、電路中的增益定義入下：</p><p>　　在這里G是增益電壓，而Rg是外部阻抗。</p><p>　　由于SX05G2的輸出端電壓范圍是0到300mv，被放大后的輸出信號為之前10倍，結(jié)合外部電阻Rg，經(jīng)計(jì)算為5.55kΩ。</p><p>　　2.3.3模—數(shù)轉(zhuǎn)換</p><p>　　換能器信號被放大后，?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器開始工作，來使信號數(shù)字

15、化然后為進(jìn)一步的數(shù)字調(diào)制做準(zhǔn)備。由于SX05G2的輸出電壓一定要為正，所以電壓輸入范圍應(yīng)被設(shè)置為單級0—10V。</p><p>　　DAQCard-1200的主板可執(zhí)行多路復(fù)用的8通道A/D轉(zhuǎn)換。雙通道模擬輸出的電壓放大器使用一個(gè)定制的輸入/輸出連接器連接到DAQCard-1200。12位的A/D轉(zhuǎn)換程序由GAS3軟件將信號數(shù)字化在10Hz的采樣率。被轉(zhuǎn)換的模擬信號的分辨率為2.44毫伏，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)緩沖后，

16、數(shù)據(jù)將會(huì)通過傳輸平臺，實(shí)時(shí)地被送入一臺筆記本電腦中進(jìn)行后續(xù)處理。</p><p><b>　　3.結(jié)論</b></p><p>　　3.1內(nèi)部和外部施加壓力都是線性的</p><p>　　我們用空氣壓力的變化用來模擬測試新設(shè)計(jì)的靈敏度。一組外部壓力施加到實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?shí)驗(yàn)。兩個(gè)電壓表測量兩個(gè)換能器的輸出，由此以便研究內(nèi)部和外部所施加的壓力的線性度。

17、</p><p>　　外部施加的壓力范圍為0到150mm汞柱，我們又增加了10到25mm汞柱來模擬食管蠕動(dòng)。從導(dǎo)管雛形那里獲得了10個(gè)獨(dú)立的測量數(shù)據(jù)。電壓表向下讀取每個(gè)記錄的時(shí)候都空有1到2秒的暫停。圖3顯示出了對自容式空氣球囊導(dǎo)管模型的外部施加壓力和內(nèi)部施加壓力的關(guān)系。</p><p>　　圖3 通過實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瞳@得的外部施加壓力和內(nèi)部施加壓力</p><p>&l

18、t;b>　　3.2實(shí)時(shí)監(jiān)控</b></p><p>　　三種類型的波形經(jīng)常出現(xiàn)在食管的這幾個(gè)部位：食管的上括約肌波（UES），食管體波，食管下括約肌波（LES）。這些波形中的每一個(gè)都是在食管蠕動(dòng)過程中通過模擬類似的壓力，振幅，圖樣，音長來讓這些波形產(chǎn)生的。</p><p>　　3.2.1 UES模擬</p><p>　　對5ml的注射器施加恒定的壓

19、力（大約58mm汞柱）2秒鐘，來模擬UES的靜息壓。之后，將壓力降低到0周圍來模擬UES的松弛。在UES松弛大約持續(xù)了2s以后，壓力升高到70mm汞柱來模擬UES的收縮蠕動(dòng)。一張一弛的模擬后，壓力再次回到58mm汞柱，圖4展示了測量所施加的外部壓力（通道1）和內(nèi)部壓力（通道2）的導(dǎo)管壓力測試中，兩個(gè)換能器的測量輸出。</p><p>　　3.2.2食管體部的模擬</p><p>　　采用類

20、似的模擬來進(jìn)行食管體部的波形模擬。壓力保持在0mm汞柱來模擬食管體部在松弛時(shí)的情況。</p><p>　　然后，施加75mm汞柱的壓力到實(shí)驗(yàn)裝置上持續(xù)一秒鐘，圖5展示了一個(gè)典型的例子，是感應(yīng)系統(tǒng)中關(guān)于外部施加的壓力（通道1），和導(dǎo)致的的內(nèi)部壓力（通道2）來模擬食管體部的收縮。</p><p>　　圖4 壓力計(jì)所呈現(xiàn)的GAS3程序中的UES圖樣。通道1描繪的是外部壓力；通道2描繪的是最終內(nèi)部

21、壓力。</p><p>　　圖5 在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭羞M(jìn)行的食管體部測壓顯示</p><p><b>　　4.討論</b></p><p>　　通過控制外部壓力從0到150mm汞柱在食管模擬模型上，對自容式空氣球囊導(dǎo)管的測試，顯示出外部壓力和測量的內(nèi)部壓力之間有著很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。一個(gè)來自導(dǎo)管雛形的幾乎線性的關(guān)聯(lián)讓我們得到了一個(gè)線性方程。</p>

22、;<p>　　Pa表示外部壓力，Pi表示得到的內(nèi)部壓力。</p><p>　　盡管外部施加的壓力和最終得到的球囊導(dǎo)管中內(nèi)部壓力不是以一個(gè)1:1的比例，但實(shí)驗(yàn)中顯示出了良好的線性關(guān)系。內(nèi)部壓力顯示出低于外部壓力的比例為0.777，這可能與實(shí)驗(yàn)中注射器的漏氣有關(guān)，這這種限制可以被更好的密封材料的使用所克服。而顯示出的零點(diǎn)偏移2.86mm汞柱表明，由于此偏移量，導(dǎo)管無法測量低于此偏移量的最小值。</

23、p><p><b>　　5.總結(jié)</b></p><p>　　目前的研究表明，自容式空氣球囊導(dǎo)管系統(tǒng)是可以測量模擬的食管蠕動(dòng)。換能器上執(zhí)行的定量測試方法表明有足夠的線性響應(yīng)。同時(shí)注意到內(nèi)部壓力信號的零點(diǎn)偏移可以被施加在球囊上的初始壓力所解決。</p><p>　　自容式空氣球囊導(dǎo)管的設(shè)計(jì)是很靈活的，成本低而且靈敏度高。這種全新的設(shè)計(jì)可以同時(shí)測量食道

24、壁和肛門括約肌的壓力。根據(jù)需要應(yīng)用的區(qū)域的長度，可在球囊上組裝相應(yīng)的套筒導(dǎo)管。和灌注導(dǎo)管和固態(tài)導(dǎo)管的成本相比，這種新的設(shè)計(jì)毋庸置疑要比前者便宜。正如實(shí)驗(yàn)中所顯示的，自容式空氣球囊導(dǎo)管可以用來測量壓力范圍在0到150mm汞柱之間的壓力，這正是食管的典型壓力。因此，如用此導(dǎo)管測量食管的壓力是切實(shí)可行的。</p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　

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