Development of non-invasive methods to monitor intracranial pressure

The Intracranial pressure (ICP) is derived from intracranial components, such as brain, cerebrospinal fluid and blood. When the volume of the components, inside the cranial cavity is in normal conditions, the pressure remains constant. However, when there is an intracranial mass, such as a hematoma due to a head injury, this pressure increases when the regulatory mechanisms are exhausted. Elevation ICP must be monitored to indicate the patient physiological conditions, once, high pressure values can lead to coma and even death. Currently, intracranial pressure measurement methods are performed in an invasive and complex manner, leading to the risk of infection, making it essencial to develop a simple, low-cost non-invasive measurement method. Therefore, in this work was developed a prototype of noninvasive measuring of ICP, in vitro, associated with the extensometry and digital image correlation (DIC) techniques, relating the increase of ICP with cranial deformation. In both techniques, it was possible to monitor the increase intracranial pressure over time, relating cranial strains to levels of the internal pressure. From the obtained experimental results was possible to validate a numerical model using finite element method to represent the real models. The methodologies developed will be used to monitor intracranial pressure and identify if there is an increase over time in order to perform the necessary actions in emergecy situations. In addition, it is emphasized that there is a need for adjustmentes in prototypes for in vivo evoluations.Tese (Doutorado)A pressão intracraniana (PIC) é derivada dos componentes intracranianos, como a massa cerebral, o líquido cefalorraquidiano e o sangue. Quando o volume dos componentes na caixa craniana está em condições normais, a pressão se mantém constante. Porém, quando há alguma massa intracraniana adicional, como um hematoma devido a um traumatismo craniano, essa pressão se eleva ao esgotar os mecanismos regulatórios. A elevação da PIC deve ser monitorada para indicar as condições fisiológicas do paciente, uma vez que, altos valores de pressão podem levar o paciente ao coma e até mesmo a óbito. Atualmente, os métodos de medição da pressão intracraniana são feitos de forma invasiva, complexa e levando a riscos de infecções, tornando essencial o desenvolvimento de um método de medição não invasivo, simples e de baixo custo. Portanto, nesse trabalho foi desenvolvido um protótipo de medição não invasiva da PIC, in vitro, associado com as técnicas de extensometria e correlação digital de imagens (DIC), relacionando o aumento da PIC com a deformação craniana. Em ambas as técnicas, foi possível monitorar o crescimento da pressão intracraniana ao longo do tempo, relacionando as deformações cranianas com os níveis de pressão interna. Por meio dos resultados obtidos, um modelo numérico em elementos finitos foi validado para representar os modelos reais. As metodologias criadas servirão para monitorar a pressão intracraniana e identificar se há um crescimento ao longo do tempo, a fim de tomar as medidas cabíveis em situações de emergências. Ressaltando ainda a necessidade de ajustes nos protótipos para avaliações in vivo