1、植入式医疗装置目 录植入式医疗装置简介植入式医疗装置人工心脏起搏器遥测系统药疗系统植入式医疗装置继续研究的课题简 介植入式医疗装置是指埋置在人体内部的医疗装置，它是生物医学技术发展最快的分支之一。由于植入式遥测能直接用埋植于人体内的传感检测装置直接获取体内的信息，用来长期实时跟踪处于无拘束状态下生物体本身的研究，对采用药物、人工器官及辅助装置的疗效评估都有重要意义。简介植入式医疗装置功能主要有：v可用来代替功能业已缺损的器官，比如人工心脏、晶体眼人工晶体等。v可以实现在生命体无拘束自然状态下体内直接测量和控制功能，如 心脏起搏器，电子耳蜗等。 植入式装置植入式医疗装置 植入式医疗装置通常有两大
2、部分组成，即体内植入部分和体外测控部分。其基本结构如图示： 植入式医疗系统植入式医疗系统工作原理：通过体外信息的发射和接收芯片与耦合线圈来完成信息的传送 体内植入部分用以完成信号的检测处理及控制等多重功能 核心技术植入式医疗装置的核心技术植入式医疗装置的核心技术集成电路技术能量供给技术植入式电子系统的材料体内体外双向通信技术仿生技术人工心脏v1957年，美国克里夫兰医院Willem J.Kolff与阿久津哲造利用空气帮浦控制的乙烯装置取代狗的心脏(90min）v1969年，德国休士顿心脏研究所的Denton A. Cooley首次将人工心脏植入人体（64h）v1981年，第二例人工心脏植入（5
3、5h）v1982年，Jarvik-7人工心脏第一次植入（112天）v2001年，制成并成功植入人工心脏AbioCor人工心脏JARVIK-7 AbioCor人工心脏AbioCor人工心脏装置分为个部分：心脏本体微型锂电池计算机控制系统外接电池组人工心脏 AbioCor的工作过程：该装置的中心是一个电动马达，转动一个5000-9000转/min的小型离心帮浦，用来推动粘稠的血液。第二个电动马达推动一个控制瓣膜，让帮浦装置的两个外部构造轮充满与排空血液。人工心脏人工心脏的分类 按应用分：短期泵 间断性泵长期泵永久性泵人工心脏人工心脏的临床应用 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
4、肌成形、心脏人工瓣膜置换术后等。 人工心脏长期应用主要用于等待同种心脏移植或永久携带全人工心脏患者，见于终末期心脏病患者 。人工心脏植入人工心脏后可能出现的并发症：出血栓塞感染右心功能衰竭 这些并发症是人工心脏的发展瓶颈。人工心脏发展方向：小型化耐用性强低阻力需要进一步解决四个问题：小型而具有高射血效能；安全可靠的控制系统和能源供应模型；经久耐用的带瓣血室；大量的研究经费。 起搏器起搏器可以分为：l脑起搏器l心脏起搏器l喉起搏器l胃起搏器心脏起搏器心脏的节律起搏是由右心房的窦房结自动地有节奏地发出电脉冲，通过神经传导系统向心脏各部位发出指令使心肌收缩。 心脏起搏器是用一定形式的电脉冲刺激心脏，
5、使之按一定频率有效地收缩的一种植入式电子装置，对心律失常的治疗康复有良好效果。心脏起搏器发展过程早期，体外起搏器60年代，完全植入式起搏器 、“按需型起搏器”70年代，可程控心脏起搏器 、双腔起搏器 80年代，第一个类固醇释放电极导线 、频率应答型起搏 90年代，起搏器体积更小，可以根据病人的要求调整，功能更多。心脏起搏器心脏起搏器心脏起搏器起搏器：向心脏发出微小的电脉冲。火柴盒大小，重量在2550克之间、外壳由金属钛铸造而成的精密仪器。 其组成为：电池：提供所需的能量电路：将能量转换为电脉冲并控制释放的时间和数量连接口：连接起搏器导线和起搏器心脏起搏器起搏电极导线传输由起搏器发送至心脏的微小
6、电脉冲将心脏的电活动传回心脏起搏器程控仪显示从起搏器收集的信息，根据信息决定是否需要改变治疗方案当需要改变治疗方案时，护士或医生将指令传送到起搏器心脏起搏器工作原理： 起搏脉冲发生器通过特殊加工的、性能优良的导线将刺激电脉冲传输给电极刺激心肌或心内膜或心外膜，使心肌受到刺激合兴奋，导致整个心房或心室兴奋和收缩，从而使心脏按刺激脉冲年而有效的搏动。心脏起搏器“天才号”的新型心脏起搏器能够对植入该起搏器的心脏病患者的心律以及呼吸功能进行监测。自动心脏起搏器 。具有语音提示功能，在探测到病人心脏跳动节奏异常后会自动启动 心脏起搏器心脏起搏器的关键技术：材料问题电池寿命问题采用大规模集成电路以缩小体积
7、控制技术。 起搏器的未来方向：更新的科技能使电池寿命更长使随访更为容易，更为快速新的特性使得起搏器能够监测心脏活动，并自动改变治疗方法，以减少拜访医生的次数脑起搏器DBS脑深部电刺激(脑起搏器)主要用于治疗帕金森病的各种症状和左旋多巴引起的运动障碍。其工作原理是：在丘脑底核或内苍白球植入电极，通过电极释放高频的弱电刺激，抑制了这些因多巴胺能神经元减少而过度兴奋的神经元的电冲动，减低了其过度兴奋的状态，从而起到减轻帕金森病的作用。 脑起搏器DBS脑起搏器由三个植入部分组成：脑起搏器电极：为一绝缘的细导线，在尖端有四个电极触点。应用影像设备和立体定向仪器，神经外科医生将电极放入脑深部的特定位置，将
8、电极固定于颅骨。 脑起搏器脑刺激器：包括一电池和微电路，植入于锁骨下皮下，它的大小为52mm x 60mm x 10mm，重量为49克。 延伸导线：为一绝缘导线，通过皮下隧道植于头、颈、肩的皮下，连接植入的电极和神经刺激器 。脑起搏器在植入后，医生可通过体外的程控仪进行无创性的刺激参数调整。程控仪通过射频信号与神经刺激器联系，调节参数，以达到最佳症状控制。病人可通过一控制磁铁打开或关闭神经刺激器，将磁铁放在刺激器植入部位的皮肤表面1-2秒，就能打开或关闭刺激器。 脑起搏器与目前的常规疗法的比较：常规疗法：也称之为毁损疗法即射频热凝损毁，用一根直径2 mm的射频电极插入手术靶点，其尖端产生65
9、80 的高温，持续时间60秒左右，使靶点附近的脑组织热凝固坏死，产生一个直径大约为6 mm左右的损毁 灶。 靶点神经核团，其功能永久性丧失。 脑起搏器脑起搏器手术不破坏神经核团本身，只是使靶点神经核团暂时处于电麻痹状态，神经功能丧失，但这种神经功能丧失是可逆性的和可调节的。神经核团麻痹的程度、范围可通过设定脑深部电极的电流、电压、频率及电极位置等多个因素来调节。 遥测系统遥测系统包括：体外遥测的植入式功能刺激器植入式膀胱刺激器植入式神经肌肉刺激器人工电子耳蜗人工视觉植入式遥测系统吞服式无线电胶囊颅内压遥测深部体温遥测多通道植入式遥测膀胱功能电刺激器脊髓损伤（SCI）的患者在临床上常见其膀胱处在
10、高张力，高反射的痉挛状况，且多数伴有逼尿肌一尿道括约肌协同失调。据统计SCI患者在美国有约25万，对我国来说患者人数超过100万，每年将递增5万名左右的新病例。膀胱功能电刺激器就是为解决膀胱功能障碍的植入式电刺激器。膀胱功能电刺激器膀胱功能电刺激器的工作原理是： 产生生理所需的电刺激信号，同时该信号要通过适当的方式传输抵达骶神经前根。该装置包括了体外和体内两大部分。体外控制器是一带有单片机控制的电路系统，发射和接收信号，再通过体内缆线传输到刺激头对骶前神经根进行电刺激。体内部分有体内连接缆线和刺激电极。电子耳蜗电子耳蜗 电子耳蜗是一种植入式电子装置，它能将声能转换为电能，通过植入电极，直接刺激
11、耳蜗内残余的听神经纤维，使聋人产生听觉。现代电子耳蜗采用复杂的电子学处理声信息、产生可翻译的编码电信号以及多导多电极系统。 电子耳蜗的植入式芯片工作原理如图示：人工电子耳蜗1.获取声音信号并转换2.对声音信号编码（脉冲）3.脉冲传送至感应线圈再传入植入体4.植入体将脉冲送至耳蜗内电极5.听觉神经获取脉冲并送大脑6.大脑确认声音人工电子耳蜗整个耳蜗分为两部分：植入装置外部装置人工电子耳蜗人工耳蜗植入者只用听力而不用唇读即可听懂一些谈话。在耳聋以后越早植入人工耳蜗，植入者的言语辨别表现就越好。60%的儿童植入者能获得一定程度在开放式环境中辨认言语的能力。30%的儿童植入者能开放式试验环境中辨认超过
12、一半音素，儿童在植入最少四年之后，平均言语辨认能力仍不断地增加。 视网膜植入芯片2.2.3视网膜植入芯片 视网膜植入芯片可取代坏死的视网膜感光细胞。其针对的患者主要是那些有感光点退化问题和色素性视网膜炎的人，他们视网膜上的感光细胞已坏死但神经依然存活。目前，视网膜芯片的植入并没有一个标准的方法 。其植入示意图如图示：视网膜植入芯片视网膜植入芯片吞服式无线电胶囊无线电胶囊广泛应用于消化道内的PH值、压力、温度、酶活性以及出血部位的测定。消化道内的PH值检测的无线电胶囊的结构示意图如图示：吞服式无线电胶囊该无线电胶囊的电路结构和体外接收装置如图示：植入式药疗系统植入式药疗系统主要指皮下植入式给药装
13、置，是一种在人体内形成“药物通道”的新型医疗器械。 主要用于癌症和糖尿病的治疗。植入式药疗系统在糖尿病的治疗中主要是胰岛素泵，它包括开环和闭环两种。胰岛素泵开环系统美敦力美敦力MiniMed胰岛素泵胰岛素泵胰岛素泵闭环装置由三部分组成：血糖感受器：测定血糖浓度，并转换成电脉冲电子计算机：根据血糖浓度，调整注射泵的时间和速度胰岛素注射泵：安接收到的指令输出胰岛素胰岛素泵这是一个闭环系统该系统包括血糖的连续测定装置、微型计算机和胰岛素输液泵植入式药疗系统抗癌药泵是通过经皮静、动脉穿剌建立的经血管给药直达病灶部位的一个通道装置，主要由泵体、穿刺窗口及导管三部分组成。在体内，导管的一端连接到供肿瘤的血
14、管内，一端连在泵体上，泵体埋在便于医疗操作的皮下，治疗时先通过手术方式置入，然后将药物通过穿刺窗口注入即可。 植入式药疗系统植入式药疗系统的优点：药物可直接进入病灶部位，大大提高了药物浓度 药物集中于病灶部位，有效地减轻了患者对药物的反应 显著减少感染，患者生活可自理 安置好药泵就可治疗，切口愈合后，不影响患者生活 患者术后短期住院治疗后可出院，后续治疗可在家里进行 药疗系统MicroCHIPS的公司目前正在研制一种植入式芯片 ，其特点有：手指甲盖大小内有电池组外包钛层可植入人体皮下内部有数百个“存储器”，每个都可用来填充一种或几种药物。专门的软件来控制何时释放药物，如何释放药物 研究课题植入式医疗装置由于其突出的优点在生命科学研究以及临床诊疗等方面具有广阔的应用前景。因此有很多的研究人员正在进行研究，其研究的主要课题有：多功能、高可靠性的微系统；植入装置的仿生；多类别的供电装置；体内外信息的交换。 Thank you！
