基于腔内压力评价的植入式结肠电刺激系统设计与动物实验

目的测试自行研制的植入式结肠起搏点电刺激系统对增加盲肠运动的效果。方法植入式结肠电刺激系统由植入式体内刺激器、便携式体外控制器和计算机参数设置分析软件组成。刺激参数及指令经体外控制器,以无线通信模式发送至体内刺激器;表征结肠收缩活动的压力信息由结肠腔内压力感受器采集后通过无线通信模式发送至体外控制器存储卡储存。选择46kg健康白猪1只,麻醉后开腹,将体内刺激器植入右侧腹股沟皮下,刺激电极穿过腹壁植入盲肠壁内固定,刺激参数选择电压为10、15、20 V,双脉冲频率为10、40、120 Hz,脉冲时间为0.5、1.0、3.0、5.0 ms,每次刺激前后连续观察记录5 min。检测完成后植入器固定,关腹后饲养1个月再次手术取出植入器。结果植入式结肠起搏点电刺激系统工作正常,在上述的电压、脉冲频率和双脉冲宽度的任意组合参数刺激下,发现电压和频率相同时脉宽越长,肠壁收缩活动的幅度越大;脉宽和电压相同时脉冲频率越高,肠壁收缩活动的潜伏期越短;频率和脉宽相同时电压越大,肠壁收缩活动的潜伏期越短,收缩幅度越大。在脉宽5.0ms、频率120Hz、电压15V的脉冲电刺激下,盲肠处于强直收缩状态。体内刺激器植入1个月,无感染及异物反应,取出时见植入物周围有少许包裹性积液。结论自行研制的电刺激系统初步适合进行结肠电刺激动物实验,选择合适刺激参数的结肠起搏点电刺激可明显增加结肠收缩运动,为进一步探索结肠电刺激治疗慢传输性便秘提供了研究基础。     

用于功能性胃肠疾病治疗的植入式电刺激系统及动物实验研究

目的研究可用于功能性胃肠疾病治疗的植入式电刺激系统,通过动物实验研究,探讨不同刺激参数对胃肠道收缩活动的作用效果,为治疗用刺激参数的优化提供初步依据。方法系统由便携式体外控制器和植入式体内刺激器组成,体内外通信采用无线模式。刺激脉冲参数及指令由体外控制器设定并发送至体内刺激器,胃肠道收缩活动由体内刺激器集成的压力检测模块采集并发送至体外以供分析。通过电刺激猪盲肠实验,分析不同刺激参数下盲肠压力的变化,以评价刺激参数对盲肠收缩活动的作用效果。结果系统样机工作正常,输出刺激脉冲信号精确,压力信息记录准确。动物实验表明,增加刺激脉冲宽度使盲肠收缩活动的幅度增大,增加刺激脉冲频率使盲肠收缩活动的潜伏期缩短,增加刺激脉冲幅度同时缩短盲肠收缩活动的潜伏期并增大收缩幅度。结论该植入式电刺激系统参数设定范围大,输出脉冲信号精确并具备压力检测功能,便于进行功能性胃肠疾病治疗刺激参数的筛选和验证。动物实验初步验证了不同刺激参数对盲肠收缩活动的作用效果。     

一种无线闭环迷走神经刺激器及系统

为了治疗药物难治性癫痫,提出一种无线闭环迷走神经刺激器及系统,包括头戴式头皮脑电记录器、迷走神经刺激器、电磁耦合能量发射器和控制应用App,设计一种可以分离局部场电位和动作电位的生物信号前置放大器,一种刺激脉冲参数可调的迷走神经刺激器,一种电磁耦合能量发射器以及一个控制应用App。使用海岸线参数检测算法判定癫痫脑电信号的产生。测试结果表明,生物信号前置放大器对局部场电位和动作电位的放大增益分别为40和60 dB。迷走神经刺激器接收到来自控制应用App的刺激参数后,可以产生对应参数的双极性刺激脉冲。当发射器发射功率为30 dBm,发射线圈和接收线圈距离2 cm时,电磁耦合能量传输效率最大为15.4%。海岸线参数算法的正检率为88%。     

基于阳极阻滞技术的骶神经根电刺激器设计与制作

目的为了辅助脊髓损伤后神经源性膀胱功能恢复,设计了基于阳极阻滞技术的骶神经根电刺激器。方法通过将阳极阻滞与骶神经根电刺激技术相融合,使电刺激骶神经前根时产生的动作电位可以选择性在副交感神经中传导,从而引起膀胱排空更接近于正常生理性排空。此外,通过采用三极电极作为电极,从而最大限度地避免刺激电流对周围组织干扰。系统设计按照电路功能模块划分为升压电路、脉冲信号放大电路、主控制电路、人机交互电路和外部通讯电路。结果测试结果表明,系统脉冲宽度范围为100~500μs,脉冲频率为3~20 Hz,脉冲工作时间为3~20 s,间歇时间为5~40 s。结论该刺激器能够满足尿动力学实验所确定的阳极阻滞电刺激参数指标要求,从而为下尿路障碍患者提供一种新的治疗方案。     

用微处理器控制的两道刺激器

一、简介心脏起搏用刺激器的一般要求,已经得到公认和充分的资料阐明。然而,有时改变个别起搏脉冲参数及起搏前插入一个或几个脉冲是有好处的。事实上,近十年来临床和心脏电生理研究的迅速发展,关键性地取决于心脏电刺激技术。在诊断和研究中,电刺激的目的是为了描述出特定心脏传导系统中心肌的反拗性(不应期),以便开始和中断造成许多心动过速的反复或循环运动机制。电生理研究中,需要改变诸如脉冲强度或宽度等刺激参数,以研究兴奋性(应激性)和反拗性(不应性),或在心动周期内给于一     

脉冲电刺激对植物生长的影响研究

本文通过分析植物电刺激的现状及存在的问题，采用脉冲电刺激植物的方法，消除了直流电刺激引起的电极极化现象。脉刺激器经电阻给每一电极提供刺激电流对植物进行刺激。实验结果表明：脉冲电刺激能够促进植物生长。     

基于单片机的植入式神经刺激器的设计

目的:介绍了一种治疗神经功能失调疾病仪器的设计方案.方法:该设计以MSP430单片机为核心控制器,包括体外控制器和体内刺激器的硬件和软件设计.结果:该仪器器能够对体内刺激器进行参数的设置和控制,使其产生可调电压幅度、频率和占空比的脉冲信号.并能接收到体外控制器发出的控制信号并产生相应的脉冲信号,该脉冲信号作用于靶点神经,用持续的脉冲电刺激抑制不正常的神经放电,达到治疗效果.结论:该系统进一步的完善将有较好的应用前景.     

基于无线充电技术的胃肠电刺激系统

目的设计一种新型的植入式胃肠道刺激系统,不仅具有刺激功能,还具有肠电和压力检测功能,可用于检测胃肠道刺激的效果,同时增加无线能量供给,以实现刺激器的长期植入。方法系统由体内刺激模块、体外控制模块及无线能量传输模块组成。体外控制模块通过无线射频将控制信号传输到体内刺激模块,体内刺激模块的能量由体外能量发射装置通过电磁耦合进行供给。通过生物反馈控制检测不同刺激参数对胃肠道收缩活动的作用效果,实时调整刺激参数,输出需要的刺激脉冲。以模拟心电信号模拟肠电信号,进行了相关的体外实验。结果在体外实验中,系统可有效检测到2—20次／min的模拟心电信号,并实现实时刺激参数修改输出不同的刺激脉冲。该系统实现了电流检测功能,监测作用部分的胃肠电阻。经皮无线能量在两级线圈轴向距离为22mm时的接收充电稳定功率最大为0．93W,体内锂离子的充电电流为180～240mA。结论系统可检测到最大变化范围的模拟肠电信号。验证电流的作用效应为后续的恒流刺激模式提供参考。该系统的无线充电功能可满足植入式刺激器长期植入的能量需求。     

用于外周神经的干涉电流刺激器设计

设计了一种用于外周神经电刺激的干涉电流刺激器。该刺激器为两路电流输出,可以产生4种波形,每种波形的频率、幅度等参数可在上位机进行设置,频率分辨率为0.2 Hz,幅度分辨率为0.01 mA,时间分辨率为0.1 μs。该刺激器的特点在于可在刺激强度一定的条件下连续改变电流比,或在电流比一定的情况下连续改变刺激强度。上位机采用LabVIEW开发,下位机采用FPGA对3片DAC进行控制,DAC产生的波形信号经过隔离恒流源电路后施加到负载。经过测试,刺激器能够准确产生4种波形,电流偏差在2.6%以内,恒流效果良好。该刺激器体积小,操作简单,产生波形稳定,可以用于无损选择电刺激研究。     

测定人体锥体束传导功能的电子刺激器及其应用

Morton和Merton(1980 )利用高电压、短脉冲、低输出阻抗的原理 ,制造了一种经头皮刺激人体大脑皮质运动区的电子刺激器 ,成功地测定了正常人锥体传导时间 (CCT) ,以此为基础对患有中枢运动系统疾病的患者进行了CCT的测定 ,发现患者的CCT与正常人的CCT之间有显著差别。据此 ,本研究室研制出一种测定人体锥体路传导时间的电子刺激器 ,该电子刺激器具有高电压 (5 0 0～ 15 0 0V) ,短脉冲 (5 0～ 2 0 0ms) ,低输出阻抗的特点。1　 材料和方法电子刺激器主要由电源 ,自激多谐振荡器放大电路 ,升压变压器 ,倍压整流电路及刺激激输出控制电…     

电荷密度和每相电荷量在电刺激引起的神经性损伤中的协同作用

对大脑过长时间的电刺激,因其可能对脑产生神经性损伤,限制了这种方法在医疗和实验中的应用。我们选用各种电极研究两个刺激参量——电荷密度和每相电荷量的相互作用,以确定电刺激引起的神经性损伤的临界值。刺激表面积为0.002～0.5cm~2的铂电极,植入成年猫的顶骨下皮层。穿透性铱微电极,刺激表面积为65±3×10~(-6)cm~2,插入顶骨下皮层,十天后对电极施加持续7小时的脉冲,该脉冲     

体表脉冲电刺激大动物的安全性评估

背景：目前电刺激技术已成为研究热点,但其对机体心电活动的影响尚不明确,且既往此方面研究主要针对小型动物。目的：在不影响心电活动的前提下,寻找刺激猪肝区所能使用最大的脉冲电压及频率。方法：取健康雄性荣昌猪3头,将脉冲电刺激仪输出电极固定于猪肝右叶体表投影前后对应部位,设置固定电刺激参数为波宽10 ms、方波,刺激时间为1 h,分别进行5-100 V的电压耐受实验和1-5 Hz的频率耐受实验,观察猪的动态心电图变化、其不适反应和生活行为的改变。结果与结论：电压耐受实验中脉冲电刺激电压高低与心率增量呈正相关;当电压> 35 V时,可发生窦性心律不齐、室性早搏等轻度心律失常,无恶性心律失常、死亡;当电压> 60 V时,可见电刺激诱发形成的qRs波。频率耐受实验中当频率> 2 Hz时可见心律失常发生,无恶性心律失常,脉冲电刺激可诱发形成qRs波。提示选择参数为电压35 V、频率2 Hz的脉冲电刺激猪肝区是安全的,电压大于35 V或频率大于2 Hz的脉冲电刺激猪肝区均可引发心律失常,多为良性心律失常。中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植;肝移植;移植;心脏移植;组织移植;皮肤移植;皮瓣移植;血管移植;器官移植;组织工程     

自制用于麻醉药品实验的电脉冲刺激器

自制用于麻醉药品实验的电脉冲刺激器江苏省人民医院高敬文，殷雷我院麻醉科为了研究麻醉药物对气道平滑肌张力的影响，需要一台电脉冲刺激器，输出电脉冲，刺激肌肉组织收缩。脉冲刺激器输出要求：频率１０～７０Ｈｚ，脉宽０．３～３ｍｓ，输出峰－峰值１０～６０Ｖ，且...     

低频脉冲电刺激对乳腺炎的预防和早期治疗

目的低频脉冲电刺激应用在产后乳汁淤积阶段对预防乳腺炎的发生及对早期乳腺炎的治疗效果的观察。方法选择无哺乳禁忌症的初产妇,年龄23~35岁,无产科并发症及全身疾病。其中,选取乳汁淤积的产妇80名,随机分为观察组和对照组;选取早期乳腺炎的产妇70名,随机分为观察组和对照组。对所有产妇均实施正确的母乳喂养指导,分别对观察组产妇应用低频脉冲电刺激辅助治疗。对照组中,对乳汁淤积的产妇实施单纯的母乳喂养指导;对早期乳腺炎的产妇应用抗生素治疗。结果乳汁淤积的两组产妇中,观察组较对照组乳腺炎的发生率明显减少(χ2=3.41,P<0.05)有统计学意义。早期乳腺炎的两组产妇中观察组和对照组两组治愈效果比较无明显差别(χ2=0.215,P>0.5)无统计学意义。结论低频脉冲电刺激应用于乳汁淤积阶段可有效预防乳腺炎的发生;乳腺炎早期应用低频脉冲电刺激治疗与药物治疗比较有同样的治愈效果。但药物治疗可以改变乳汁成份、损害乳儿,所以低频脉冲电刺激很适合哺乳期乳腺炎的预防和治疗。     

模型动物失神经支配及神经肌肉电刺激的可编程植入式神经肌肉电刺激器

背景：植入式神经肌肉电刺激器可用于研究功能性电刺激对动物失神经肌肉的作用机制,但体积偏大,功能单一。 目的：设计一种微型、参数可调的植入式神经肌肉电刺激器。 方法：基于红外通信技术,以MSP430为控制核心,采用低功耗设计,经体外控制器设置参数,产生电荷平衡的双相脉冲序列,可对神经或肌肉进行电刺激。 结果与结论：实验设计的刺激器可在体编程,能够灵活设置刺激电压幅值、频率、脉宽和间隔时间等参数。多参数的设置丰富了刺激协议选择性,可最小化对目标神经肌肉临近组织的不可预测刺激,优化了功耗设计,可确保实验动物的安全性。     

鲶鱼(Parasilurus asotus)坛形电感受器的时间编码

鲶鱼坛形电感受器传入神经的自发活动是规则排列的脉冲串。电刺激改变了脉冲的排列,正向刺激使脉冲提前出现,反之,负向刺激使脉冲推迟出现,在一段包括刺激时间在内的时间区间内脉冲总数几乎不变并与同一时间内自发脉冲数一致。这些特点表明,坛形电感受器是以脉冲在时间轴上的位置来编码刺激参数的。这种编码方式类似于通讯系统中     

微机控制的心脏刺激器

电刺激器是电生理诊断和研究中不可缺少的工具。在心律失常的常规诊断和治疗及在心律失常机理的研究中,刺激器电脉冲的发放方式具有重要的意义。微处理机的介入可以使得各种复杂的刺激脉冲序列完全用软件控制。本文介绍了一种用BBC-B型微处理机控制的生理刺激器,本系统的主要特点是:(1)引入了复用控制信号流程的概念,使得感知和起搏可用同一导管来完成;(2)采用数字衰减和拨轮开关使刺激脉冲的幅度和宽度的控制更为精确,且具有很好的重复性;(3)全软件设计使得系统可以方便地升级且使用方便。     

电子耳蜗在医学中的应用

一、电刺激的种类 电刺激可分为三类:①功能性电刺激:指借电刺激恢复人体的某些收缩功能,如心脏起搏器,步态矫正器,瘫痪肢体刺激器等。1997年美国FDA批准了一种叫“自由臂”的手臂刺激器,将刺激电极植入瘫痪的手臂中,利用异侧肩部传感器控制臂和手指运动。又如美国研制一种“VOCARE”刺激器,将电极植入在骶骨下的神经节,可使脊柱损伤后大、小便失禁患者     

面向动物机器人的柔性埋入式神经刺激器研制EI北大核心

神经刺激器是动物机器人的核心组成部分,尽管动物机器人的控制效果受到多种因素的影响,但神经刺激器的性能对动物机器人的调控效果具有决定性作用。面向动物机器人,利用柔性印制电路板技术研制了埋入式神经刺激器,不仅实现了刺激器通过控制信号产生参数可调的双相电流脉冲,而且对其携带方式、材料以及尺寸等方面也进行了优化,克服了传统背负式以及头插式神经刺激器存在的隐蔽性差且易感染的缺点。刺激器的静态、离体及在体性能测试结果表明,该刺激器不仅具有精确的脉冲波形输出能力,而且重量轻、体积小,在实验室和室外空间环境中均具有良好的在体工作性能。该项研究对于动物机器人的应用具有较高现实意义。     

中国版“脑起搏器”即将进入临床试验阶段

在医学上,“脑起搏器”也被称为“脑深部电刺激器”，通过植入式神经刺激器发出的脉冲信号，对帕金森病和癫痫等脑部神经疾病进行治疗。1999年脑起搏器首次应用于我国临床，但全部被国外公司垄断，且价格昂贵，一般都在十几万元。清华大学教授李路明的研究团队利用载人航天等技术，研制出符合我国国情的植入式神经刺激疗法和刺激器，新仪器即将进入人体临床试验。