本文關(guān)鍵詞：基于功能電刺激的膀胱功能重建的關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 膀胱功能重建 跨皮無線 骶神經(jīng)刺激 控制盒 植入式膀胱壓力傳感

【摘要】：在骶髓上脊髓損傷的病人中,有相當(dāng)高的比例會出現(xiàn)神經(jīng)源性的貯尿和排尿功能雙重障礙,嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量,并成為脊髓后損傷的病人的主要死亡原因之一。由于傳統(tǒng)的膀胱功能重建方法無法完全治愈大多數(shù)患者,基于功能電刺激的重建方式得到廣泛應(yīng)用。而且,國內(nèi)尚沒有擁有可以直接用于臨床骶神經(jīng)刺激裝置的自主知識產(chǎn)權(quán)。在此背景下,本課題組設(shè)計(jì)了跨皮無線骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)膀胱運(yùn)動功能的重建。其原理是利用通過刺激骶神經(jīng)前根實(shí)現(xiàn)逼尿肌的收縮,并采用刺激后排尿和預(yù)疲勞尿道外括約肌的刺激策略來克服逼尿肌與尿道外括約肌的不協(xié)同性。這一系統(tǒng)由控制盒、發(fā)射模塊、接收模塊組成�？刂坪杏糜谟脩艚换ズ痛碳ば盘柕纳�,實(shí)現(xiàn)了骶神經(jīng)前根刺激的刺激策略；發(fā)射模塊用于刺激信號信號的調(diào)制；接收模塊用于刺激信號的解調(diào),并加載在電極上。本論文中進(jìn)行了控制盒的硬件和軟件設(shè)計(jì)。本論文使用STM32f103ZET6作為控制盒的核心,設(shè)計(jì)了控制盒的各個(gè)模塊,包括多通道與門、USB虛擬串口、數(shù)控升壓電源、觸摸液晶屏的電路原理圖,并且設(shè)計(jì)了用于控制盒的電路板和機(jī)殼,實(shí)現(xiàn)了控制盒的集成。在軟件設(shè)計(jì)方面,所設(shè)計(jì)的軟件包括了數(shù)控升壓電源的離線校準(zhǔn)程序和實(shí)際運(yùn)行時(shí)的程序。這兩部分程序都包括了控制盒嵌入式部分和上位機(jī)部分。實(shí)際運(yùn)行的程序通過移植μC/OS-II的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了刺激參數(shù)的顯示、調(diào)整、存儲、回放,刺激的產(chǎn)生等功能。在控制盒的硬件和軟件設(shè)計(jì)完成之后,進(jìn)行了跨皮無線骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試,包括信號特性實(shí)驗(yàn)、不同介質(zhì)條件下的實(shí)驗(yàn)、以及動物實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明跨皮無線骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)可以在植入深度達(dá)到4cm的情況下實(shí)現(xiàn)多通道跨皮功能電刺激。本論文還設(shè)計(jì)了植入式膀胱壓力傳感系統(tǒng)原型,用于監(jiān)測膀胱內(nèi)壓。在充分調(diào)研論證這一系統(tǒng)的可行性后,進(jìn)行該系統(tǒng)原型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì),并通過壓力校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)證明了該系統(tǒng)原型實(shí)現(xiàn)了較為準(zhǔn)確的壓力測量和測量值的無線傳輸?shù)裙δ堋?br/> 【關(guān)鍵詞】：膀胱功能重建 跨皮無線 骶神經(jīng)刺激 控制盒 植入式膀胱壓力傳感
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R651.2;R694;TN911.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 研究背景9-10
• 1.1.1 脊髓損傷與神經(jīng)源性膀胱9
• 1.1.2 神經(jīng)源性膀胱的傳統(tǒng)治療方法9-10
• 1.2 基于FES的膀胱功能重建的文獻(xiàn)調(diào)研10-14
• 1.2.1 功能性電刺激的神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)10
• 1.2.2 電刺激位置的選擇10-12
• 1.2.3 克服括約肌和逼尿肌不協(xié)同性的刺激策略12-14
• 1.3 骶神經(jīng)刺激裝置研究進(jìn)展14-17
• 1.3.1 Finetech-Brindley系統(tǒng)14-15
• 1.3.2 其他骶神經(jīng)刺激裝置15-17
• 1.3.3 對骶神經(jīng)刺激裝置的文獻(xiàn)調(diào)研的總結(jié)17
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容、目標(biāo)與課題組前期工作基礎(chǔ)17-20
• 參考文獻(xiàn)20-24
• 第2章 跨皮無線骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)24-31
• 2.1 引言24-26
• 2.1.1 現(xiàn)有的骶神經(jīng)刺激裝置的刺激參數(shù)調(diào)研24-26
• 2.2 系統(tǒng)功能與系統(tǒng)指標(biāo)26
• 2.2.1 系統(tǒng)功能26
• 2.2.2 系統(tǒng)指標(biāo)26
• 2.3 系統(tǒng)技術(shù)方案26-29
• 2.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)26-27
• 2.3.2 系統(tǒng)無線通信頻率的選擇27-28
• 2.3.3 系統(tǒng)刺激參數(shù)的設(shè)計(jì)28-29
• 2.4 系統(tǒng)集成與封裝方案29-30
• 2.4.1 系統(tǒng)集成29
• 2.4.2 體內(nèi)模塊的封裝29-30
• 2.5 本章小結(jié)30
• 參考文獻(xiàn)30-31
• 第3章 跨皮無線骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)控制盒的硬件設(shè)計(jì)31-49
• 3.1 引言31-32
• 3.1.1 ARM架構(gòu)微處理器簡介31-32
• 3.1.2 嵌入式微處理器的主要性能指標(biāo)32
• 3.2 跨皮無線骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)控制盒總體設(shè)計(jì)概述32-34
• 3.2.1 控制盒主控微處理器的選型32-33
• 3.2.2 控制盒主控總體架構(gòu)的設(shè)計(jì)33-34
• 3.3 跨皮無線骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)控制盒各模塊硬件電路設(shè)計(jì)34-44
• 3.3.1 STM32f103zet最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)34-37
• 3.3.2 多通道與門模塊的設(shè)計(jì)37-38
• 3.3.3 觸摸液晶屏模塊的設(shè)計(jì)38-39
• 3.3.4 刺激參數(shù)存儲模塊設(shè)計(jì)39-40
• 3.3.5 數(shù)控升壓電源模塊的設(shè)計(jì)40-42
• 3.3.6 USB虛擬串口模塊的設(shè)計(jì)42-43
• 3.3.7 電池的選擇和控制盒電源模塊設(shè)計(jì)43-44
• 3.3.8 控制盒其他電路模塊的設(shè)計(jì)44
• 3.4 跨皮無線骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)控制盒的制作44-47
• 3.4.1 控制盒電路板的制作44-46
• 3.4.2 控制盒外機(jī)殼的制作46-47
• 3.5 本章小結(jié)47
• 參考文獻(xiàn)47-49
• 第4章 跨皮無線骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)49-74
• 4.1 引言49-51
• 4.1.1 嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)基本步驟49-50
• 4.1.2 嵌入式軟件開發(fā)工具簡介50
• 4.1.3 上位機(jī)軟件開發(fā)工具簡介50-51
• 4.2 軟件開發(fā)總體任務(wù)51
• 4.3 控制盒數(shù)控電源部分離線校準(zhǔn)程序設(shè)計(jì)51-58
• 4.3.1 控制盒嵌入式程序部分的設(shè)計(jì)51-55
• 4.3.2 上位機(jī)程序部分的設(shè)計(jì)55-57
• 4.3.3 控制盒數(shù)控電源部分離線校準(zhǔn)程序的測試57-58
• 4.4 實(shí)際運(yùn)行時(shí)的程序設(shè)計(jì)58-73
• 4.4.1 控制盒嵌入式程序部分的設(shè)計(jì)58-67
• 4.4.2 上位機(jī)程序部分的設(shè)計(jì)67-71
• 4.4.3 實(shí)際運(yùn)行時(shí)的控制盒程序測試71-73
• 4.5 本章小結(jié)73
• 參考文獻(xiàn)73-74
• 第5章 跨皮無線骶神經(jīng)刺激系統(tǒng)的級聯(lián)測試74-90
• 5.1 體內(nèi)部分植入深度的文獻(xiàn)調(diào)研74-75
• 5.2 信號特性實(shí)驗(yàn)75-78
• 5.2.1 信號頻率特性實(shí)驗(yàn)76-77
• 5.2.2 信號脈寬特性實(shí)驗(yàn)77
• 5.2.3 信號幅度特性實(shí)驗(yàn)77-78
• 5.2.4 負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)78
• 5.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論78
• 5.4 不同介質(zhì)條件下的軸向失配實(shí)驗(yàn)78-84
• 5.4.1 空氣介質(zhì)實(shí)驗(yàn)79-80
• 5.4.2 生理鹽水介質(zhì)實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.4.3 豬肉介質(zhì)實(shí)驗(yàn)81-83
• 5.4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)83-84
• 5.5 活體動物實(shí)驗(yàn)84-88
• 5.5.1 實(shí)驗(yàn)動物選擇84
• 5.5.2 蟾蜍實(shí)驗(yàn)84-87
• 5.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)87-88
• 5.6 本章小結(jié)88-89
• 參考文獻(xiàn)89-90
• 第6章 植入式排尿報(bào)警系統(tǒng)原型的設(shè)計(jì)90-103
• 6.1 引言90-92
• 6.1.1 排尿報(bào)警裝置的研究現(xiàn)狀調(diào)研90-91
• 6.1.2 植入式膀胱壓力監(jiān)測裝置的現(xiàn)狀調(diào)研91-92
• 6.2 整體方案設(shè)計(jì)92-94
• 6.2.1 整體功能92
• 6.2.2 系統(tǒng)指標(biāo)分析92-93
• 6.2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)框圖93-94
• 6.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)94-97
• 6.3.1 壓力傳感模塊的設(shè)計(jì)94-95
• 6.3.2 RF SOC的選型和設(shè)計(jì)95-96
• 6.3.3 語音模塊96-97
• 6.4 系統(tǒng)測試97-101
• 6.4.1 壓力校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)97-98
• 6.4.2 未進(jìn)行封裝的條件下壓力校準(zhǔn)結(jié)果98-99
• 6.4.3 封裝后的壓力校準(zhǔn)結(jié)果99-101
• 6.4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論101
• 6.5 本章小結(jié)101
• 參考文獻(xiàn)101-103
• 第7章 總結(jié)與展望103-105
• 7.1 總結(jié)103-104
• 7.2 展望104-105
• 碩士階段論文發(fā)表105-106
• 致謝106

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