【摘 要】
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胃食管反流病被定义为胃内容物反流而引起不适症状和(或)并发症的一种上消化道疾病,是临床上最常见的胃肠疾病之一。该病全球的总发病率很高,并且一直在上升,但各地区的发病率有较大差别:美洲和欧洲地区的发病率高于其他地区,且累及各个年龄段、种族和性别。既往研究认为,胃食管反流病的反流机制与食管下括约肌的失调有关,包括抗反流屏障减弱、胃排空延迟、食管清除能力减弱、食管黏膜防御作用减弱和反流物的攻击作用。胃食
【基金项目】
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江苏省科技计划项目(No.BE2016738);
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胃食管反流病被定义为胃内容物反流而引起不适症状和(或)并发症的一种上消化道疾病,是临床上最常见的胃肠疾病之一。该病全球的总发病率很高,并且一直在上升,但各地区的发病率有较大差别:美洲和欧洲地区的发病率高于其他地区,且累及各个年龄段、种族和性别。既往研究认为,胃食管反流病的反流机制与食管下括约肌的失调有关,包括抗反流屏障减弱、胃排空延迟、食管清除能力减弱、食管黏膜防御作用减弱和反流物的攻击作用。胃食管反流病的治疗方法分为传统方法(包括生活方式调整、药物治疗和抗反流手术治疗)和工程学方法。生活方式调整治疗周期漫长且见效慢。药物治疗治标不治本,停药后症状易复发。而手术治疗会产生一系列并发症。因此工程学领域中的功能电刺激方法越来越受到人们的重视。功能电刺激方法具有手术创伤小、见效快、术后无并发症和副作用、解决患者依赖药物问题和可调可控的优点。介入植入式功能电刺激技术治疗胃食管反流病的产品市场发展潜力巨大,临床需求也同样十分迫切。但迄今为止,国外仅有一款称之为Endostim系统的治疗胃食管反流病的功能电刺激仪器进入了临床实验阶段,可产品还未上市,而国内仅有个别单位开展了相关实验研究。因此,本论文的目的是在课题组前期研究基础上,设计出一种基于Android蓝牙通信的食管下括约肌功能电刺激系统,最终达到治疗难治性胃食管反流病的目的。本论文的研究内容主要包括:1)基于Android蓝牙通信的食管下括约肌电刺激系统方案设计:该系统的设计由三部分组成。第一部分是体外控制器的设计。然后开发Android APP与体外控制器建立通信。最后设计由双极刺激电极、插拔式电极接口和体内接收模块组成的体内植入模块,使其符合生物相容性要求。2)基于Android蓝牙通信的食管下括约肌电刺激系统体外控制器设计:分析讨论体外控制器的设计方案,按模块将其分为STM32F103最小系统、蓝牙通信模块、电源管理电路模块、USB虚拟串口模块和可充电锂电池。实现的功能包括体接收来自Android APP发送的数据、生成用于激励的功能电刺激信号和为体外发射电路提供可调的电源电压。3)基于Android蓝牙通信的食管下括约肌电刺激系统的APP软件设计:首先分析讨论Android客户端软件开发的总体任务,包括APP的功能描述、设计流程图和运用到的关键技术。然后开发Android应用程序,具体实现对体外控制器的远程调控和对患者治疗信息的管理。4)介入植入式双极刺激电极设计及植入模块的生物相容性封装:首先电极由铂铱合金丝、聚对二甲苯涂层和带有两个“蝶状”固定环的硅橡胶套管组成。接着对体内接收模块进行封装模具设计和使用聚二甲基硅氧烷进行生物相容性封装实验。最后评价其密封防水性能。5)植入式食管下括约肌电刺激系统实验研究:首先进行了封装前、后的信号特性实验,评价系统的信号无线传输功能。接着进行了不同介质下的位置失配实验并给出系统的位置容限指标。在此基础上,以家兔为实验对象,分别开展肛门括约肌功能电刺激实验和长期植入食管下括约肌功能电刺激实验。实验结果表明,使用Android蓝牙通信的食管下括约肌电刺激系统进行电刺激治疗可以在家兔长期植入实验中实现,既能够增强食管下括约肌压力,同时满足生物相容性的植入要求。
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