全植入式人工面神經(jīng)的體內(nèi)外無線通訊系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、研究目的：
　　研發(fā)植入式人工面神經(jīng)體外管理工作站，這種管理工作站在體外以普通計(jì)算機(jī)為依托，能夠全透明無線顯示植入體內(nèi)每個(gè)模塊的工作狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。將人工面神經(jīng)系統(tǒng)植入動(dòng)物模型體內(nèi)，運(yùn)行系統(tǒng)恢復(fù)面癱側(cè)眼輪匝肌運(yùn)動(dòng)，評(píng)估體內(nèi)外通訊情況。
　　研究方法：
　　一、研究對(duì)象
　　健康新西蘭家兔（養(yǎng)殖場許可證號(hào)：SCXK（滬）2012-0007）動(dòng)物房許可證號(hào)：SYXK（滬）2009-0086）
　　二、人工

2、面神經(jīng)體內(nèi)外無線通訊系統(tǒng)的研制
　　使用含有無線射頻通訊模塊CC1110的增強(qiáng)型8051MCU芯片，通訊模式采用433MHzFSK，完成系統(tǒng)的體內(nèi)外通訊，使用高生物相容性材料包埋芯片，并測試芯片在體內(nèi)外通訊過程中電磁場強(qiáng)的變化及其安全性。
　　三、人工面神經(jīng)體內(nèi)外無線通訊系統(tǒng)顯示調(diào)控體內(nèi)模塊的實(shí)驗(yàn)研究
　　將含有通訊模塊的人工面神經(jīng)系統(tǒng)植入10例兔面癱動(dòng)物模型體內(nèi)，建立體內(nèi)外通訊聯(lián)系，通過全透明管理工作站顯示健側(cè)肌肉運(yùn)

3、動(dòng)的肌電信號(hào)、調(diào)控刺激電流的刺激參數(shù)及體內(nèi)數(shù)據(jù)流各節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行1個(gè)月，測試體外全透明管理工作站顯示和調(diào)控功能的準(zhǔn)確性、精度，觀察、評(píng)估這種通訊的長期穩(wěn)定性和有效性。
　　四、通過體外管理站調(diào)控電刺激信號(hào)恢復(fù)面癱兔眼輪匝肌閉眼功能的研究
　　使用拓展了刺激頻率的人工面神經(jīng)芯片，刺激周圍性面癱實(shí)驗(yàn)動(dòng)物患側(cè)眼輪匝肌，觀察刺激時(shí)間（脈寬）、刺激強(qiáng)度（幅值）、刺激頻率對(duì)于患側(cè)肌肉運(yùn)動(dòng)的影響，選擇適宜的電刺激信號(hào)參數(shù)

4、。
　　研究結(jié)果：
　　1、加入了通訊模塊的植入式人工面神經(jīng)芯片能與體外管理工作站建立穩(wěn)定通訊，其在通訊時(shí)產(chǎn)生的電磁場強(qiáng)符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)。
　　2、人工面神經(jīng)系統(tǒng)體外工作站能實(shí)時(shí)反映健側(cè)肌電情況，通過體外全透明管理工作站對(duì)于人工面神經(jīng)芯片刺激強(qiáng)度、頻率、波寬進(jìn)行調(diào)控，植入后每三日調(diào)整一次刺激強(qiáng)度參數(shù)，植入一月后刺激強(qiáng)度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，雙側(cè)肌肉運(yùn)動(dòng)的同步性較好。
　　3、刺激電流強(qiáng)度隨著刺激脈寬、刺激頻率的上升而下降

5、，總電荷量與刺激脈寬成正比，刺激頻率為60Hz，刺激脈寬為100μ s的刺激波可以用較小的每秒總電荷量獲得較理想的肌肉運(yùn)動(dòng)。
　　結(jié)論：
　　1、在30天的埋置測試中，體外管理工作站能夠?qū)崟r(shí)反映人工面神經(jīng)芯片在動(dòng)物體內(nèi)運(yùn)行情況，及時(shí)調(diào)整工作模式及刺激強(qiáng)度、頻率等參數(shù)指標(biāo),采集模塊及刺激模塊同步性較好。人工面神經(jīng)芯片在體內(nèi)工作穩(wěn)定，在抗干擾測試中運(yùn)行穩(wěn)定，輻射場強(qiáng)測試結(jié)果在安全范圍內(nèi)。
　　2、刺激波寬為100μ s，刺