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1、肛門失禁是指排便控制能力障礙,臨床上主要表現(xiàn)為排便不能控制,是肛腸外科常見疾病之一。由于肛門失禁,患者經(jīng)常有難以啟齒、意志消沉、孤僻、害怕被發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)重心理障礙,導(dǎo)致患者精神頹廢、社會(huì)適應(yīng)能力大大降低,使患者在家庭、社會(huì)、心理和生理、經(jīng)濟(jì)上承受著巨大壓力?,F(xiàn)有的人工肛門括約肌具有患者無法“感知”腸道糞便量、不能自主控制排便的時(shí)間、需要通過手動(dòng)擠壓的方式使泵工作、價(jià)格昂貴等缺陷。隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)生活質(zhì)量要求的提高,針對(duì)越來越普遍的肛門
2、失禁病癥,開發(fā)出符合人體生理要求的人工肛門括約肌系統(tǒng)已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)研究的一個(gè)重要方向。
本文以國(guó)家自然科學(xué)基金(NO.30800235)、教育部博士點(diǎn)新教師基金(NO.20070248094)和上海交通大學(xué)醫(yī)工交叉基金資助項(xiàng)目(NO.YG2009ZD103)為依托,結(jié)合工程技術(shù)與醫(yī)學(xué)知識(shí),擬解決適合于人體生理要求的人工肛門括約肌的重建理論及其關(guān)鍵技術(shù),研究一種可用于臨床的肛門失禁治療方法,確?;颊吣茏灾骺刂婆疟銜r(shí)間,消除現(xiàn)有
3、治療肛門失禁手術(shù)的各種缺陷,提高患者的生活質(zhì)量。
本研究旨在對(duì)人體肛門失禁診療起到進(jìn)一步推動(dòng)作用,因此具有重要的研究意義和明顯的社會(huì)效益。本文具體研究工作可分為以下幾個(gè)方面:
1.介紹人體肛門和結(jié)直腸的解剖結(jié)構(gòu)、基本生理常識(shí)和人體肛門失禁的概況;闡述了肛門失禁治療方法和人工肛門括約肌方面的研究現(xiàn)狀;分析了目前臨床醫(yī)學(xué)上針對(duì)肛門失禁的治療方法及其不足;根據(jù)人體生物肛門和結(jié)直腸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出基于經(jīng)皮供能的人工肛
4、門括約肌系統(tǒng)的構(gòu)思。
2.根據(jù)肛門的生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研究人工肛門括約肌的排便控制機(jī)制,重建患者的直腸和肛管感知功能,實(shí)現(xiàn)患者自主控制括約肌;提出系統(tǒng)技術(shù)方案,分析系統(tǒng)的三大技術(shù)模塊:傳感執(zhí)行模塊、無線通訊控制模塊和經(jīng)皮供能模塊;分析基于經(jīng)皮供能的人工肛門括約肌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能;按照模塊化和低功耗的要求研究括約肌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);研究系統(tǒng)的集成方法;研制系統(tǒng)的樣機(jī)。
3.利用電磁耦合原理研究了經(jīng)皮供能系統(tǒng)。經(jīng)皮供能系統(tǒng)發(fā)
5、射電路的發(fā)射線圈為螺線管線圈,布置在人體表面,由全橋逆變電路驅(qū)動(dòng)。接收線圈安放于人體內(nèi)部。為提高經(jīng)皮供能系統(tǒng)電路的電磁耦合能效,發(fā)射和接收回路均采用諧振補(bǔ)償技術(shù)。在將經(jīng)皮供能系統(tǒng)應(yīng)用于人工肛門括約肌系統(tǒng)的同時(shí),人體也將暴露于經(jīng)皮供能系統(tǒng)的電磁場(chǎng)當(dāng)中。為此,建立了一個(gè)有限長(zhǎng)密繞螺線管電磁場(chǎng)模型,推導(dǎo)了電場(chǎng)強(qiáng)度和生物組織中SAR值以及電流密度值之間的關(guān)系。并進(jìn)行了SAR值和電流密度值的仿真實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,經(jīng)皮能量傳輸系統(tǒng)對(duì)人體的電磁影響非常
6、小,屬安全范圍內(nèi)。
4.在認(rèn)識(shí)了解括約肌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和經(jīng)皮供能系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了人工肛門括約肌與腸道的作用。分析了人工肛門括約肌和腸道的運(yùn)動(dòng)相容性,建立了作用于腸道的徑向壓縮與軸向伸長(zhǎng)的生物力學(xué)模型,得到了腸道徑向和軸向應(yīng)力—應(yīng)變的預(yù)測(cè)曲線;建立了人體腸道血流量模型,分析人工肛門括約肌輸出壓力與腸道血流量之間的關(guān)系,為人工肛門括約肌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論支持和定量的科學(xué)依據(jù)。
5.研究了人工肛門括約肌的
7、模塊可靠性、運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并且利用進(jìn)行了豬腸道的離體實(shí)驗(yàn)。通過模塊可靠性實(shí)驗(yàn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn),測(cè)試了本文研制的人工肛門括約肌樣機(jī)各個(gè)模塊的可靠性,掌握了括約肌系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間規(guī)律,驗(yàn)證了括約肌系統(tǒng)的研究方案。為了模擬真實(shí)的人體結(jié)直腸環(huán)境,利用離體豬腸道進(jìn)行了離體實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證了人工肛門括約肌樣機(jī)的有效性。
盡管本文的研究基本實(shí)現(xiàn)了研究目標(biāo),但系統(tǒng)距離臨床應(yīng)用還有很多工作要進(jìn)行。在論文的最后,對(duì)論文的工作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié),指出下
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