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无线控制脑深部电刺激器(DBS)技术研究
资料介绍
长期以来，药物成瘾带来了严重的社会问题，寻找一种有效的“戒瘾”手段也成为医学界研究的重要课题。目前，治疗药物成瘾的方式主要为两种：药物治疗和非药物治疗。两种方法具有一定的疗效，但都存在着一些不足，应用上受到一定限制。随着脑深部电刺激器(deep brain stimulation，DBS)在运动障碍性疾病、癫痫、疼痛、精神疾病等外科治疗中的成功应用，DBS在手术戒毒治疗中的应用议题引起了学界的广泛关注。 脑深部电刺激技术具有对脑结构损伤小、并发症少、可逆等优点，然而，该技术在药物成瘾治疗中的应用仍处于实验研究阶段，为了支撑该技术在药物成瘾治疗中的实验研究，满足众多患者临床应用的强烈需求，研究设计一套体积微小、功耗低、可靠性高的脑深部电刺激系统也显得尤为重要。 本文在查阅大量文献的基础上，分析总结了脑深部电刺激技术治疗药物成瘾的机理及发展现状；根据脑深部电刺激器的组成结构及工作原理，深入研究了DBS设计的各项关键技术，包括供电技术、通信技术、低功耗技术、系统控制技术等。结合DBS微型化、低功耗的设计要求，提出了一种基于无线控制技术的DBS设计方案，并详细论述了方案的可行性。无线控制主要体现在两个方面：低功耗短距离射频通信技术和低频唤醒技术。为满足数据通信稳定可靠的需要，设计采用低功耗短距离射频通信技术实现DBS系统的数据传输；同时，出于低功耗的考虑，采用低频唤醒技术实现系统的任意时刻唤醒。 整个DBS系统分为体外控制器和体内刺激器两大部分，论文重点分析研究体内刺激器的设计方法。根据体内刺激器设计指标，采用单片机ATmega48、低功耗短距离射频通信模块nRF24L01、低频唤醒芯片ATA5283及运算放大器TLV2404实现压控恒流输出刺激信号的体内刺激系统的软硬件设计，并进行了相应的刺激脉冲输出、通信质量、功耗等功能测试分析。实验结果表明，刺激脉冲可调恒流输出，数据通信稳定可靠，系统功耗较低，满足设计要求。
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