基于無線充電技術(shù)的植入式胃腸電刺激系統(tǒng)的研究.pdf

1、胃腸電刺激方法是一種新型的胃腸道疾病的治療方法,研究證明其在提供胃腸動力,促進(jìn)胃排空,恢復(fù)胃腸功能及治療肥胖等方面有比較好的療效。但是胃腸道電刺激方法在臨床應(yīng)用上,仍然受到現(xiàn)有治療儀器的限制,主要表現(xiàn)在兩方面:一是供電壽命有限,造成治療脈沖參數(shù)范圍有限;二是缺乏有效的方法檢測胃腸道收縮。針對越來越普遍的功能性胃腸病癥,開發(fā)出多功能植入式胃腸電刺激系統(tǒng)已經(jīng)成為功能性胃腸病治療領(lǐng)域的一個重要研究方向。
　　本文以上海交通大學(xué)醫(yī)工交叉基

2、金資助項目(NO.YG2010MS75)為依托,結(jié)合工程技術(shù)與醫(yī)學(xué)知識,對胃腸電刺激方法進(jìn)行了深入的研究。分析現(xiàn)有治療儀器存在的不足,研究新一代植入式胃腸電刺激系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),對功能性胃腸病電刺激診療起到進(jìn)一步推動作用,具有重要的研究意義和明顯的社會效益。
　　論文提出了一種新型的基于無線充電技術(shù)的植入式胃腸電刺激系統(tǒng)方案,系統(tǒng)由植入式體內(nèi)刺激器、體外控制器、無線充電裝置和上位機(jī)控制軟件組成。植入式體內(nèi)刺激器實現(xiàn)四導(dǎo)聯(lián)胃腸電刺激,

3、同時通過檢測腸電信號和壓力信號,實現(xiàn)生物反饋控制,實時調(diào)控電刺激效果;體外控制器負(fù)責(zé)控制指令的發(fā)送以及反饋數(shù)據(jù)的接收和存儲;無線充電裝置能夠為植入式體內(nèi)刺激器供能,從而避免了頻繁更換電池給患者帶來的痛苦;上位機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件是實現(xiàn)界面化控制和后續(xù)數(shù)據(jù)再處理的功能。
　　本文從以下幾個方面具體闡述了胃腸電刺激系統(tǒng)的研究工作:
　　首先,對胃腸電刺激方法的作用機(jī)理進(jìn)行分析,總結(jié)了其在無器質(zhì)性病變的胃腸病治療方面取得的研究成果。分析

4、了目前國內(nèi)外現(xiàn)有的胃腸道電刺激器的研究現(xiàn)狀,并據(jù)此提出新型的基于無線充電技術(shù)的植入式胃腸道電刺激系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)思。該系統(tǒng)主要針對現(xiàn)有胃腸電刺激器的不足之處,設(shè)計了相關(guān)的模塊功能,擬解決胃腸道電刺激臨床應(yīng)用的幾大技術(shù)瓶頸問題。
　　其次,根據(jù)現(xiàn)狀的分析提出相應(yīng)的系統(tǒng)解決方案和設(shè)計指標(biāo),進(jìn)一步提出系統(tǒng)的總體設(shè)計,并通過模塊化設(shè)計思想分別對體內(nèi),體外裝置的硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計,并完成了相應(yīng)模塊控制程序的編寫和調(diào)試。本文著重介紹系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

5、設(shè)計,重點分析了生物反饋控制、無線充電系統(tǒng),時鐘控制以及電流檢測功能的實現(xiàn)。
　　最后,根據(jù)系統(tǒng)總體以及各模塊的設(shè)計完成系統(tǒng)的樣機(jī)研制。并對系統(tǒng)樣機(jī)進(jìn)行經(jīng)皮無線充電,腸電信號和壓力信號等方面的測試,在離體實驗中,系統(tǒng)可以有效檢測到2cpm~20cpm的模擬腸電信號,實現(xiàn)實時刺激參數(shù)修改輸出不同的刺激脈沖,同時實現(xiàn)了電流檢測功能,監(jiān)測作用部分的胃腸電阻,以及電流的作用效應(yīng)為后續(xù)的恒流刺激模式提供參考;經(jīng)皮無線能量在兩級線圈軸向距離為