植入式醫(yī)療裝置

1、植入式醫(yī)療(ylio)裝置共五十三頁目 錄植入式醫(yī)療裝置簡介(jin ji)植入式醫(yī)療裝置人工心臟起搏器遙測系統(tǒng)藥療系統(tǒng)植入式醫(yī)療裝置繼續(xù)研究的課題共五十三頁簡 介植入式醫(yī)療裝置是指埋置在人體內(nèi)部的醫(yī)療裝置，它是生物醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展最快的分支之一。由于植入式遙測能直接用埋植于人體內(nèi)的傳感檢測(jin c)裝置直接獲取體內(nèi)的信息，用來長期實時跟蹤處于無拘束狀態(tài)下生物體本身的研究，對采用藥物、人工器官及輔助裝置的療效評估都有重要意義。共五十三頁簡介(jin ji)植入式醫(yī)療裝置功能主要有：可用來代替功能業(yè)已缺損的器官，比如人工心臟、晶體眼人工晶體等?？梢詫崿F(xiàn)在生命體無拘束自然狀態(tài)(zhungti)下體

2、內(nèi)直接測量和控制功能，如 心臟起搏器，電子耳蝸等。 共五十三頁植入式裝置(zhungzh)共五十三頁植入式醫(yī)療(ylio)裝置 植入式醫(yī)療裝置(zhungzh)通常有兩大部分組成，即體內(nèi)植入部分和體外測控部分。其基本結(jié)構(gòu)如圖示： 共五十三頁植入式醫(yī)療系統(tǒng)共五十三頁植入式醫(yī)療系統(tǒng)工作原理：通過體外信息的發(fā)射和接收芯片與耦合線圈來完成(wn chng)信息的傳送 體內(nèi)植入部分用以完成信號的檢測處理及控制等多重功能 共五十三頁核心技術(shù)植入式醫(yī)療裝置的核心技術(shù)集成電路技術(shù)(jsh)能量供給技術(shù)植入式電子系統(tǒng)的材料體內(nèi)體外雙向通信技術(shù)仿生技術(shù)共五十三頁人工心臟1957年，美國克里夫蘭醫(yī)院Willem J

3、.Kolff與阿久津哲造利用(lyng)空氣幫浦控制的乙烯裝置取代狗的心臟(90min）1969年，德國休士頓心臟研究所的Denton A. Cooley首次將人工心臟植入人體（64h）1981年，第二例人工心臟植入（55h）1982年，Jarvik-7人工心臟第一次植入（112天）2001年，制成并成功植入人工心臟AbioCor共五十三頁人工心臟JARVIK-7 AbioCor共五十三頁人工心臟AbioCor人工心臟裝置分為個部分(b fen)：心臟本體微型鋰電池計算機控制系統(tǒng)外接電池組共五十三頁人工心臟 AbioCor的工作過程：該裝置的中心是一個電動馬達，轉(zhuǎn)動一個5000-9000轉(zhuǎn)/m

4、in的小型離心幫浦，用來推動粘稠的血液。第二個電動馬達推動一個控制瓣膜(bnm)，讓幫浦裝置的兩個外部構(gòu)造輪充滿與排空血液。共五十三頁人工心臟人工心臟的分類 按應(yīng)用(yngyng)分：短期泵 間斷性泵長期泵永久性泵共五十三頁人工心臟人工心臟的臨床應(yīng)用 短期心室支持主要用于急性心肌炎、心室部分切除、骨髂肌心肌成形、心臟人工瓣膜置換術(shù)后等。 人工心臟長期應(yīng)用主要用于等待同種(tn zhn)心臟移植或永久攜帶全人工心臟患者，見于終末期心臟病患者 。共五十三頁人工心臟植入人工心臟后可能(knng)出現(xiàn)的并發(fā)癥：出血栓塞感染右心功能衰竭 這些并發(fā)癥是人工心臟的發(fā)展瓶頸。共五十三頁人工心臟發(fā)展方向：小型化

5、耐用性強低阻力需要進一步解決四個問題：小型而具有高射血效能；安全可靠的控制系統(tǒng)和能源供應(yīng)模型；經(jīng)久耐用的帶瓣血室；大量(dling)的研究經(jīng)費。 共五十三頁起搏器起搏器可以(ky)分為：腦起搏器心臟起搏器喉起搏器胃起搏器共五十三頁心臟起搏器心臟的節(jié)律(jil)起搏是由右心房的竇房結(jié)自動地有節(jié)奏地發(fā)出電脈沖，通過神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)向心臟各部位發(fā)出指令使心肌收縮。 心臟起搏器是用一定形式的電脈沖刺激心臟，使之按一定頻率有效地收縮的一種植入式電子裝置，對心律失常的治療康復(fù)有良好效果。共五十三頁心臟起搏器發(fā)展過程早期，體外起搏器60年代，完全植入式起搏器 、“按需型起搏器”70年代，可程控心臟起搏器 、雙腔

6、起搏器 80年代，第一個類固醇釋放(shfng)電極導(dǎo)線 、頻率應(yīng)答型起搏 90年代，起搏器體積更小，可以根據(jù)病人的要求調(diào)整，功能更多。共五十三頁心臟起搏器心臟起搏器起搏器：向心臟發(fā)出微小的電脈沖?；鸩窈写笮?，重量在2550克之間、外殼由金屬鈦鑄造而成的精密儀器。 其組成為：電池：提供所需的能量電路：將能量轉(zhuǎn)換為電脈沖并控制釋放的時間和數(shù)量連接(linji)口：連接(linji)起搏器導(dǎo)線和起搏器共五十三頁心臟起搏器起搏電極導(dǎo)線(doxin)傳輸由起搏器發(fā)送至心臟的微小電脈沖將心臟的電活動傳回心臟起搏器程控儀顯示從起搏器收集的信息，根據(jù)信息決定是否需要改變治療方案當需要改變治療方案時，護士或醫(yī)

7、生將指令傳送到起搏器共五十三頁心臟起搏器工作原理： 起搏脈沖發(fā)生器通過特殊加工的、性能優(yōu)良的導(dǎo)線將刺激電脈沖傳輸給電極刺激心肌或心內(nèi)膜或心外膜，使心肌受到刺激合興奮，導(dǎo)致(dozh)整個心房或心室興奮和收縮，從而使心臟按刺激脈沖年而有效的搏動。共五十三頁心臟起搏器“天才號”的新型心臟起搏器能夠?qū)χ踩朐撈鸩鞯男呐K病患者的心律(xn l)以及呼吸功能進行監(jiān)測。自動心臟起搏器 。具有語音提示功能，在探測到病人心臟跳動節(jié)奏異常后會自動啟動 共五十三頁心臟起搏器心臟起搏器的關(guān)鍵技術(shù)：材料(cilio)問題電池壽命問題采用大規(guī)模集成電路以縮小體積控制技術(shù)。 起搏器的未來方向：更新的科技能使電池壽命更長使

8、隨訪更為容易，更為快速新的特性使得起搏器能夠監(jiān)測心臟活動，并自動改變治療方法，以減少拜訪醫(yī)生的次數(shù)共五十三頁腦起搏器DBS腦深部電刺激(腦起搏器)主要用于治療帕金森病的各種癥狀和左旋多巴引起的運動障礙。其工作原理是：在丘腦底核或內(nèi)蒼白球植入電極，通過電極釋放高頻的弱電(ru din)刺激，抑制了這些因多巴胺能神經(jīng)元減少而過度興奮的神經(jīng)元的電沖動，減低了其過度興奮的狀態(tài)，從而起到減輕帕金森病的作用。 共五十三頁腦起搏器DBS腦起搏器由三個植入部分組成：腦起搏器電極：為一絕緣的細導(dǎo)線，在尖端有四個電極觸點。應(yīng)用影像設(shè)備和立體定向儀器，神經(jīng)外科醫(yī)生將電極放入腦深部的特定位置(wi zhi)，將電極固

9、定于顱骨。 共五十三頁腦起搏器腦刺激器：包括一電池和微電路，植入于鎖骨下皮下，它的大小為52mm x 60mm x 10mm，重量為49克。 延伸(ynshn)導(dǎo)線：為一絕緣導(dǎo)線，通過皮下隧道植于頭、頸、肩的皮下，連接植入的電極和神經(jīng)刺激器 。共五十三頁腦起搏器在植入后，醫(yī)生可通過體外的程控儀進行無創(chuàng)性的刺激參數(shù)調(diào)整。程控儀通過射頻信號與神經(jīng)刺激器聯(lián)系，調(diào)節(jié)參數(shù)，以達到最佳癥狀(zhngzhung)控制。病人可通過一控制磁鐵打開或關(guān)閉神經(jīng)刺激器，將磁鐵放在刺激器植入部位的皮膚表面1-2秒，就能打開或關(guān)閉刺激器。 共五十三頁腦起搏器與目前的常規(guī)療法的比較：常規(guī)療法：也稱之為毀損療法即射頻熱凝損毀

10、，用一根直徑2 mm的射頻電極插入手術(shù)靶點，其尖端產(chǎn)生(chnshng)65 80 的高溫，持續(xù)時間60秒左右，使靶點附近的腦組織熱凝固壞死，產(chǎn)生一個直徑大約為6 mm左右的損毀 灶。 靶點神經(jīng)核團，其功能永久性喪失。 共五十三頁腦起搏器腦起搏器手術(shù)不破壞神經(jīng)核團本身，只是使靶點神經(jīng)核團暫時處于電麻痹狀態(tài)，神經(jīng)功能喪失，但這種神經(jīng)功能喪失是可逆性的和可調(diào)節(jié)的。神經(jīng)核團麻痹的程度、范圍可通過設(shè)定腦深部電極(dinj)的電流、電壓、頻率及電極(dinj)位置等多個因素來調(diào)節(jié)。 共五十三頁遙測(yoc)系統(tǒng)遙測系統(tǒng)包括：體外遙測的植入式功能刺激器植入式膀胱刺激器植入式神經(jīng)肌肉(jru)刺激器人工電子

11、耳蝸人工視覺植入式遙測系統(tǒng)吞服式無線電膠囊顱內(nèi)壓遙測深部體溫遙測多通道植入式遙測共五十三頁膀胱(png gung)功能電刺激器脊髓損傷（SCI）的患者在臨床上常見其膀胱(png gung)處在高張力，高反射的痙攣狀況，且多數(shù)伴有逼尿肌一尿道括約肌協(xié)同失調(diào)。據(jù)統(tǒng)計SCI患者在美國有約25萬，對我國來說患者人數(shù)超過100萬，每年將遞增5萬名左右的新病例。膀胱功能電刺激器就是為解決膀胱功能障礙的植入式電刺激器。共五十三頁膀胱(png gung)功能電刺激器膀胱功能電刺激器的工作原理是： 產(chǎn)生生理所需的電刺激信號，同時該信號要通過適當?shù)姆绞絺鬏數(shù)诌_骶神經(jīng)前根。該裝置包括了體外和體內(nèi)兩大部分。體外控制器

12、是一帶有單片機控制的電路系統(tǒng)，發(fā)射(fsh)和接收信號，再通過體內(nèi)纜線傳輸?shù)酱碳ゎ^對骶前神經(jīng)根進行電刺激。體內(nèi)部分有體內(nèi)連接纜線和刺激電極。共五十三頁電子(dinz)耳蝸電子耳蝸 電子耳蝸是一種植入式電子裝置，它能將聲能轉(zhuǎn)換為電能，通過植入電極(dinj)，直接刺激耳蝸內(nèi)殘余的聽神經(jīng)纖維，使聾人產(chǎn)生聽覺?，F(xiàn)代電子耳蝸采用復(fù)雜的電子學(xué)處理聲信息、產(chǎn)生可翻譯的編碼電信號以及多導(dǎo)多電極(dinj)系統(tǒng)。 電子耳蝸的植入式芯片工作原理如圖示：共五十三頁人工電子(dinz)耳蝸1.獲取聲音信號并轉(zhuǎn)換2.對聲音信號編碼(bin m)（脈沖）3.脈沖傳送至感應(yīng)線圈再傳入植入體4.植入體將脈沖送至耳蝸內(nèi)電極5

13、.聽覺神經(jīng)獲取脈沖并送大腦6.大腦確認聲音共五十三頁人工(rngng)電子耳蝸整個(zhngg)耳蝸分為兩部分：植入裝置外部裝置共五十三頁人工(rngng)電子耳蝸人工耳蝸(r w)植入者只用聽力而不用唇讀即可聽懂一些談話。在耳聾以后越早植入人工耳蝸(r w)，植入者的言語辨別表現(xiàn)就越好。60%的兒童植入者能獲得一定程度在開放式環(huán)境中辨認言語的能力。30%的兒童植入者能開放式試驗環(huán)境中辨認超過一半音素，兒童在植入最少四年之后，平均言語辨認能力仍不斷地增加。 共五十三頁視網(wǎng)膜植入芯片(xn pin)2.2.3視網(wǎng)膜植入芯片 視網(wǎng)膜植入芯片可取代壞死的視網(wǎng)膜感光細胞。其針對的患者主要是那些有感光點

14、退化問題和色素性視網(wǎng)膜炎的人，他們視網(wǎng)膜上的感光細胞已壞死但神經(jīng)依然存活。目前，視網(wǎng)膜芯片的植入并沒有(mi yu)一個標準的方法 。其植入示意圖如圖示：共五十三頁視網(wǎng)膜植入芯片(xn pin)共五十三頁視網(wǎng)膜植入芯片(xn pin)共五十三頁吞服(tn f)式無線電膠囊無線電膠囊廣泛應(yīng)用于消化道內(nèi)的PH值、壓力、溫度(wnd)、酶活性以及出血部位的測定。消化道內(nèi)的PH值檢測的無線電膠囊的結(jié)構(gòu)示意圖如圖示：共五十三頁吞服(tn f)式無線電膠囊該無線電膠囊的電路結(jié)構(gòu)(jigu)和體外接收裝置如圖示：共五十三頁植入式藥療系統(tǒng)(xtng)植入式藥療系統(tǒng)主要指皮下植入式給藥裝置，是一種在人體內(nèi)形成“

15、藥物通道”的新型(xnxng)醫(yī)療器械。 主要用于癌癥和糖尿病的治療。植入式藥療系統(tǒng)在糖尿病的治療中主要是胰島素泵，它包括開環(huán)和閉環(huán)兩種。共五十三頁胰島素泵開環(huán)系統(tǒng)(xtng)美敦力MiniMed胰島素泵共五十三頁胰島素泵閉環(huán)裝置由三部分組成：血糖感受器：測定血糖濃度，并轉(zhuǎn)換成電脈沖電子計算機：根據(jù)血糖濃度，調(diào)整注射(zhsh)泵的時間和速度胰島素注射泵：安接收到的指令輸出胰島素共五十三頁胰島素泵這是一個(y )閉環(huán)系統(tǒng)該系統(tǒng)包括血糖的連續(xù)測定裝置、微型計算機和胰島素輸液泵共五十三頁植入式藥療系統(tǒng)(xtng)抗癌藥泵是通過經(jīng)皮靜、動脈穿剌建立的經(jīng)血管給藥直達病灶(bngzo)部位的一個通道裝置

16、，主要由泵體、穿刺窗口及導(dǎo)管三部分組成。在體內(nèi)，導(dǎo)管的一端連接到供腫瘤的血管內(nèi)，一端連在泵體上，泵體埋在便于醫(yī)療操作的皮下，治療時先通過手術(shù)方式置入，然后將藥物通過穿刺窗口注入即可。 共五十三頁植入式藥療系統(tǒng)(xtng)植入式藥療系統(tǒng)的優(yōu)點：藥物可直接進入病灶部位，大大提高了藥物濃度 藥物集中于病灶部位，有效地減輕了患者對藥物的反應(yīng) 顯著減少感染，患者生活(shnghu)可自理 安置好藥泵就可治療，切口愈合后，不影響患者生活 患者術(shù)后短期住院治療后可出院，后續(xù)治療可在家里進行 共五十三頁藥療系統(tǒng)(xtng)MicroCHIPS的公司目前正在研制一種植入式芯片 ，其特點有：手指甲蓋大小內(nèi)有電池組外包鈦層可植入人體皮下內(nèi)部有數(shù)百個“存儲器”，每個都可用來填充一種或幾種藥物。專門的軟件來控制何時(h sh)釋放藥物，如何釋放藥物 共五十三頁研究課題植入式醫(yī)療裝置由于其突出的優(yōu)點在生命科學(xué)研究以及臨床診療等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。因此有很多的研究人員正在進行研究，其研究的主要課題有：多功能、高可靠性的微系統(tǒng)；植入裝置的仿生；多類別(libi)的供電裝置；體內(nèi)外信息的交換。 共五十三頁Thank you！共五十三頁內(nèi)容摘要植入式醫(yī)療裝置。植入式醫(yī)療裝置通常有兩大部分組成，即體內(nèi)植入部分和體外測控部分。1957年