基于無線能量傳輸?shù)娜斯じ亻T括約肌系統(tǒng)及實驗研究.pdf

1、肛門失禁嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量,傳統(tǒng)的外科治療方式雖然不斷改進,但效果不盡人意。近年來人工肛門括約肌的提出和實現(xiàn)為解決重度肛門失禁難題提供了可能。但是現(xiàn)有的人工肛門括約肌仍存在無法檢測腸道糞便量、不能自主控制排便時間、需要手動擠壓微泵以及價格昂貴等缺陷,因此開發(fā)出符合人體生理要求的人工肛門括約肌系統(tǒng)已成為醫(yī)工交叉的一個重要研究方向。
　　本文依托國家自然基金(NO.30800235)等項目資助,結(jié)合研究所多年的階段性研究成果,在第

2、二代基于經(jīng)皮供能的植入式人工肛門括約肌系統(tǒng)(The Second Generation of Artificial Anal Sphincter System, AASS-II)的基礎(chǔ)上,開展了第三代人工肛門括約肌系統(tǒng)(The Third Generation of Artificial Anal Sphincter System, AASS-III)的研究。通過對系統(tǒng)進行多方面的完善和優(yōu)化,提高了第三代人工肛門括約肌系統(tǒng)的實用性和可靠

3、性。本文的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
　　1.改進和完善了體外控制裝置和體內(nèi)執(zhí)行裝置。①開發(fā)響應(yīng)速度更快的無線通訊模塊,改進數(shù)據(jù)收發(fā)的切換方式,進一步提高了體內(nèi)外通信的穩(wěn)定性和可靠性。②增設(shè)壓力檢測數(shù)據(jù)的存儲功能,實現(xiàn)對體內(nèi)直腸壓力值的長期記錄,便于總結(jié)直腸運動規(guī)律,為選取合理的閉合閾值、報警閾值等操作提供依據(jù)。③體內(nèi)執(zhí)行裝置的括約肌假體,材料上從鋁合金變?yōu)獒t(yī)用硅膠,形狀上從方形改為圓形,體積更小、重量更輕,并且能夠?qū)χ蹦c施

4、加均勻的壓力,在符合人體腸道安全范圍內(nèi)實現(xiàn)自制。④研究了活體柔性腸道內(nèi)糞便量的檢測方法,選用精密的傳感器建立起糞便量與檢測參量之間的對應(yīng)關(guān)系,為患者重建直腸及肛管感知功能。⑤設(shè)計體內(nèi)充電模塊,患者無需實時佩戴體外發(fā)射裝置,且在無線能量傳輸受到外界因素干擾時,能夠保持體內(nèi)供電的持續(xù)穩(wěn)定。
　　2.完善和優(yōu)化了體內(nèi)外系統(tǒng)的軟件架構(gòu),制定相應(yīng)的通性協(xié)議,實現(xiàn)更流暢的體內(nèi)外交互過程。此外,對體內(nèi)外系統(tǒng)進行了集成和封裝,體內(nèi)執(zhí)行模塊集電路板

5、、微泵及儲液袋于一體,減小了植入體積,采用醫(yī)用硅膠密封,提高了系統(tǒng)的生物相容性。
　　3.利用電磁耦合原理研究了無線能量傳輸系統(tǒng),對兩耦合線圈在不同的相對位置情況下的傳輸效率和接收功率進行實驗,得出在軸向位移為6mm,無徑向位移和旋轉(zhuǎn)角度處獲得最大傳輸效率84％。
　　4.完成了植入式活體動物實驗,對AASS-III的括約肌假體的控便效果、無線能量充電、體內(nèi)外通信及生物相容性等方面進行了驗證,取得了豐富的實驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗,為將