2018年9月27日
应用高频低能量刺激可缓解胃动力障碍症状。本研究介绍了一种植入于黏膜下囊袋内、微型化、可经内镜植入且支持无线充电的装置。在活体猪的实验中,成功实现了双向通信与刺激控制。
该技术的主要优势在于其侵入性显著降低。通常,刚接触此方法的研究人员会遇到困难,因为可植入设备的开发是一个需要兼具硬件和软件设计经验的领域。该方法的可视化演示至关重要,因为内镜下黏膜下植入术目前仍为实验性操作,尚未应用于日常临床实践。
开始此操作时,将印刷电路板(PCB)放置在平坦的表面上。使用带有0.6毫米针头且压力为60 PSI的焊膏分配器,手动将少于15 µL的焊膏涂布到PCB的每个金属焊盘上。首先从PCB的顶层开始。
使用防静电镊子将所有元件放置在PCB的顶层。根据元件位置编号对应元件。随后,使用温度设为260摄氏度的PCB热风焊台焊接所有元件。
等待所有焊膏完全熔化后,收起热风枪,让电路板冷却至室温。将PCB与除电池外的所有其他电子元件连接。
将无线充电通信线圈焊接到第二和第三个焊盘上,然后将天线连接到第一个焊盘,将PCB电极连接到第四和第五个焊盘。接着,将CG-320电池焊接到第六和第七个焊盘上。电池的负极必须焊接到第七个焊盘上。
执行下一步操作时需谨慎。此时设备已通电,对短路及与金属物体的接触较为敏感。接下来,使用加热至150摄氏度的热风枪收缩套管,然后使其冷却。
然后,在左侧末端涂抹环氧胶以密封管的一端,再将电极用胶粘到带管的PCB背面。随后,密封管的另一端。在此步骤中,将PCB放置在平坦的表面上。
使用带有0.6毫米针头和60 PSI压力的焊膏分配器,手动将少于50微升的焊膏涂布到PCB的每个金属焊盘上。使用防静电镊子将所有元器件放置在PCB的顶层。根据元器件编号确定元器件位置并进行对应。
使用预设为 260 摄氏度的 PCB 热风枪焊接所有元件。等待所有焊膏完全熔化后,移开热风枪,并让电路板冷却至室温。
接下来,将12伏电源连接至电源插座,并将USB连接器插入电脑。然后,打开PuTTY软件,选择“Serial”作为连接类型,随后在“Serial line”中输入COMX,其中X为设备的COM端口号。若未安装其他COM端口设备,则该数字为1。
输入 38,400 作为速度。点击“打开”。充电发射装置现在已准备就绪,可供使用。
为了进行植入和可视化操作,将夹持着可植入装置并带有套索的动物模型专用内窥镜插入胃内。到达胃内后,释放该装置,随后取出内窥镜。
安装解剖帽后,将其重新插入胃内。为将装置植入黏膜下层,使用注射治疗针导管将混有亚甲蓝的生理盐水注入黏膜下层。使用带 knob 形尖端的电外科刀进行横向切口,以在黏膜下层创建开口。
将固定帽插入新创建的空间中,使用电外科刀继续分离、扩张并解剖黏膜下层,以形成足够大的囊袋用于置入刺激装置。用抓钳夹住位于胃腔内、电极方向正确的装置,将其送入黏膜下囊袋中。随后,使用两个止血夹将装置固定在黏膜下囊袋内。
然后取出内窥镜。将Ovesco夹子安装在内窥镜上,重新插入胃内。调整内窥镜方向对准囊袋,夹住囊袋两侧,然后放置Ovesco夹。
此后,检查 Ovesco 的正确位置。成功植入后,将充电发射线圈放置在植入设备附近,然后将 RTL2832 加密狗插入计算机。运行 HDSDR 软件,并将中心频率设置为 432 兆赫。随后,选择本振频率为 431.95 兆赫,再将调谐频率设置为 432.00 兆赫。
将带宽设置为 960,000。在 PuTTY 终端中按下 R 键,从充电器发射端发送曼彻斯特编码序列,并在主 HDSDR 窗口中接收来自植入物的 OOK 调制回复信号。图中显示的是 PCB 的顶层铜层。
元件名称标注在顶层。以下是PCB的底层铜层。元件名称位于底层。
此图展示了所有PCB层的复合图像。如果操作得当,掌握该技术后,可于四小时内完成可植入器件的制造,一小时内完成器件的植入与测试。在实施该手术过程中,重要的是在植入前验证可植入器件的所有功能。
完成此操作后,可进一步开展算法开发和数据处理等其他方法,以回答有关该方法效率等更多问题。该技术在建立后,为胃肠病学领域的研究人员探索胃肠道的第三空间开辟了道路。观看本视频后,您应能够充分掌握如何在黏膜下层进行自主式胃部微型神经刺激器的内镜植入操作。
请注意,使用焊膏和进行电子制造(包括使用热风枪)可能存在危险,因此在执行此操作时,应始终佩戴手套和安全眼镜等防护装备。
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本研究探讨了一种利用微型化、可内镜植入装置进行高频低能量刺激以缓解胃动力障碍的新方法。该装置设计用于在活体猪模型中进行黏膜下植入,已证实可实现成功的通信与刺激控制。
微型化、可内镜植入的神经刺激器在胃肠道动力障碍的转化研究中具有重要意义。该技术实现了微创、可充电且无线控制的干预方式,有助于在临床前模型中进行机制性风险排除和功能靶点验证。该技术使研发团队能够以更高的预测可信度和更优的工作流程整合,探索神经调节策略。
这种可植入装置方法学贯穿从早期发现到临床前验证的全过程,支持假设检验和转化研究的连续性。