射频供能植入式神经电刺激器关键技术的研究

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1、第三军医大学硕士学位论文射频供能植入式神经电刺激器关键技术的研究摘要神经电刺激在神经功能失调治疗和神经损伤康复中具有重要的作用。随着微电子技术、通信技术和生物材料技术等的发展，神经电刺激已从传统的经皮电刺激逐步发展到植入式电刺激的阶段。与经皮电刺激相比，植入式电刺激具有刺激定位准、治疗效果好、刺激电流小、不适疼痛感轻等突出优点。植入式神经电刺激按作用靶点区分，目前已有脑深部刺激、脊髓刺激、迷走神经刺激、骶神经刺激、膈神经刺激等多种治疗模式；按治疗疾病区分，对帕金森病、慢性疼痛、癫痫、膀胱功能障碍、呼吸功能障碍、高血压、肥胖等疾病有巨大的临床治疗意义。不同

2、类型的植入式神经电刺激器，其基本结构和功能类似，主要由患者体内的植入刺激器，以及体外应用的外部控制器组成，涉及低功耗、高可靠性、生物相容、密封、电极等多项关键技术。本课题由重庆市科技攻关项目“微型植入式神经肌肉刺激器”(项目编号：7768)资助，开展了植入式神经电刺激器系统中外部控制器与植入刺激器之间基于Zi曲ee通信协议的短距离双向射频通信、基于射频供能的经皮能量传输，以及植入刺激器的双相恒流刺激脉冲产生等关键技术的研究。研究采用zi曲ee通信协议及其同步时间唤醒策略，实现了外部控制器与植入刺激器之间的定时双向无线数据传输，有利于闭环控制中状态信息的反

3、馈以及刺激参数的可编程；采用MSP430微处理器控制输出双相恒流刺激脉冲，精度高，功耗小，并且刺激波形不会因负载阻抗的变化而变化；采用PCB天线以及PCB磁耦电感线圈的设计，实现了系统的PCB一体化集成。当前植入式神经电刺激器的有关技术和产品仍掌握在国外少数几个大公司手中，如Medtronic、Cyberonics、St．Jude和BostonScientific，价格昂贵，严重阻碍了在广大发展中国家的推广应用。在分析当前国内外技术和市场需求的基础上，本课题研究将为国内自主研制开发植入式神经电刺激器提供一些借鉴。关键词：植入式神经电刺激器，短距离双向射频

4、通信，zi曲ee，射频经皮能量传输，双相恒流刺激脉冲4第三军医大学硕士学位论文StudyofkeytechnoIoesofimpIantableelectricaleS0tlmpIantabIeeIeCtrlCaInerVestimulatorpoweredbyRFAbstractElectricaInervestimuiationplaysanimportantr01einthetreatmentofneur0109icaldisordersandnerveinju巧rehabilitation．Withthedevelopmentofmicroele

5、ctronicteclul0109y，communicationstechnologyandbio-materialstecllIl0109y，electricalnervestimulationhaschaIlgedfromthetraditionalpercutaneousstimulationtomemodemimplantablestimulation．ThelatterhasoutstandingadVantagesforthestimulationpositioningaccuracy，therapeuticef-fect，andsmalls

6、timulationcurrent，lightdiscomfortpain．Ontargetsdistinction，implantableelectricalnervestimulationincludesdeepbrainstimulation，spinalcordstimulation，Vagusnervestimulation，sacralnervestimulation，phrenicnervestimulation，andothertreatmentmodalities；distinctionbytreatmentofdisease，itha

7、senomousclinicalsignificanceonPafkinson’sdisease，chronicpain，Epilepsy；bladderdysmnction，respiratorydys如nction，hypertension，obesit弘andotherdiseases．Thebasicstmctureandfunctionofdifferenttypesofimplantableelectricalnervestimulationissimilar．Mainly，itincludesthemainstimulatorimplant

8、ed，asweUastheextemalcontrollerinVitroapp