基于無線能量傳輸?shù)娜斯じ亻T括約肌系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)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(jìn),但效果不盡人意。近年來人工肛門括約肌的提出和實(shí)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(shí)間、需要手動(dòng)擠壓微泵以及價(jià)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(gè)重要研究方向。
　　本文依托國家自然基金(NO.30800235)等項(xiàng)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(shí)用性和可靠

3、性。本文的研究工作主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
　　1.改進(jìn)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(jìn)數(shù)據(jù)收發(fā)的切換方式,進(jìn)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(chǔ)功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)體內(nèi)直腸壓力值的長期記錄,便于總結(jié)直腸運(yùn)動(dòng)規(guī)律,為選取合理的閉合閾值、報(bào)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(shí)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(duì)應(yīng)關(guān)系,為患者重建直腸及肛管感知功能。⑤設(shè)計(jì)體內(nèi)充電模塊,患者無需實(shí)時(shí)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(shí),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(shí)現(xiàn)更流暢的體內(nèi)外交互過程。此外,對(duì)體內(nèi)外系統(tǒng)進(jìn)行了集成和封裝,體內(nèi)執(zhí)行模塊集電路板

5、、微泵及儲(chǔ)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(duì)兩耦合線圈在不同的相對(duì)位置情況下的傳輸效率和接收功率進(jìn)行實(shí)驗(yàn),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(dòng)物實(shí)驗(yàn),對(duì)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(jìn)行了驗(yàn)證,取得了豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn),為將