基本信息
- 项目名称：
- 可充电式神经刺激装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 可充电式神经刺激装置
- 详细介绍：
- 可充电式神经刺激装置
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 脑深部刺激系统（DBS）用于治疗帕金森病、震颤和肌张力障碍。脑内刺激电极和皮下导线都是永久性的，终身不需要更换，但脉冲发生器电池容量是一定的，一般可供使用5—10年，如电池耗完，需要更换脉冲发生器。对于帕金森病的治疗，目前在治疗上还有一定难度，药物治疗尚不理想，手术毁损治疗尚在争论中。 在目前国内外的植入式心脏起搏器的电池为一次性使用电池，不能进行能量补充，当电池消耗了约85%的电量时（一般约为5~7年），就不能保证起搏器的正常工作，必须及时更换，重新植入新的起搏器。因此，目前植入式心脏起搏器存在的最大缺陷是电池寿命有限，最终会因为电池耗竭而需动手术更换起搏器，这不仅给患者增加了新的生理痛苦，手术风险和经济负担，而且也制约了植入式心脏起搏器的使用价值。 本作品设计的可充电式的神经刺激装置就是针对以上以及其他的神经刺激装置由于电池电量耗尽，不能持续供电的缺点而设计的。 本作品作品设计有两个电池供电，一个用于刺激装置的正常工作，另个一个作为备用电池。当一个电池电量耗尽，可以采用软开关切换使用备用电池。而对另一个电池进行充电以做备用 本作品设计是在人体外对人体内的可充电电池充电，因而技术关键就是无线能量传输的效率问题。 本作品设计的可充电神经刺激装置，有两个技术指标，第一个是可以在人体外对人体内的可充电电池正常充电；第二个就是刺激装置能产生频率幅值等参数可调的脉冲电刺激。
科学性、先进性
- 本作品开发的神经刺激装置为可充电式，不仅成本大幅度降低，还基本上可以保证患者终生不需更换装置或电池，而目前仅有的美国美顿力公司等极少数西方公司能够生产的DBS，价格昂贵（高达人民币8万元/只），寿命短（内置电池只有3～5年），不仅给患者带来巨大的经济负担（半数以上的患者需要安装双侧两只DBS，加上手术费用等高达20万元以上），还给患者带来痛苦（每隔3～5年要重新手术安装DBS），我们开发的为可充电式神经刺激装置，一次安装后无需重新手术，在很大程度上减轻了患者的痛苦。 [1] 参考文献：李刚，白冰，熊慧等. 外置式DBS的体外控制电路. 纳米技术与精密工程. 已录用。 [2] 李刚，白冰，林凌.外置式脑深部刺激器核心技术的突破，中国医疗器械信息，2009，V15（9）：24-27 [3] 李刚;曹玉珍;于超;林凌，可充电的脑深部刺激器，专利号：ZL 2004 1 0019937.X
获奖情况及鉴定结果
- 该项目分别获得天津市和广东省自然科学基金的资助：（1）外置式脑深部刺激器（DBS），天津市应用基础及前沿技术研究计划（No. 08JCZDJC19400）（2）广东省科技计划项目（No.2008A030102010）。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 暂无
作品可展示的形式
- 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点：对于各种神经刺激装置采用可充电的电池进行供电，当电池电量耗尽，可以使用外部设备对体内电池充电。刺激装置可以产生相应脉冲电刺激。优势：作品设计有两个电池供电，一个用于刺激装置的正常工作，另个一个作为备用电池。当一个电池电量耗尽，可以采用软开关切换使用备用电池。而对另一个电池进行充电以做备用。适应范围：可以用于脊髓刺激器，深部脑刺激器，迷走神经刺激器，骶神经刺激器，人工耳蜗刺激器等神经次级装置。技术性分析：领先于国际先进水平。市场分析：神经刺激装置对二十余种神经或精神疾病具有良好的治疗前景。可神经刺激器售价昂贵，电池耗尽后进行手术的价格也很昂贵。而本作品设计的可充电式可以节省术后的手术费用，这样具有更广阔的市场。经济效益：本作品生产不需特殊设备和条件。所有原材料均可从市场购得。
同类课题研究水平概述
- 1997 年以来，已有超过 25,000个帕金森病患者受惠于Medtronic提供的脑深部电刺激器疗法。1997年到2000年，全世界实施了6,000例迷走神经刺激器手术，而到2004病例数目则增长到27,000例。 目前仅有美国美顿力公司等极少数西方公司能够生产，价格昂贵（高达人民币8万元/只），寿命短（内置电池只有3～5年），不仅给患者带来巨大的经济负担（半数以上的患者需要安装双侧两只DBS，加上手术费用等高达20万元以上），还给患者带来痛苦（每隔3～5年要重新手术安装DBS）。 植入式心脏起搏器存在的最大缺陷是电池寿命有限，最终会因为电池耗竭而需动手术更换起搏器，这不仅给患者增加了新的生理痛苦，手术风险和经济负担，而且也制约了植入式心脏起搏器的使用价值。 迷走神经刺激器，用于治疗抑郁症的装置，脉冲器通过电极有规律地释放出电脉冲，刺激迷走神经，从而产生血清素等影响大脑活动的化学物质，以调整认得精神状态。由于这种装置依靠电池提供动力，病人每5年左右就要重新接受手术，更换新装置。 国内自1999年引进脑起搏器以来，已有十几家医院开展了近千例植入手术，且数字逐年以几何级数递增。清华大学李路明课题组研制了神经刺激器的设计，并完成样机和功能测试，成功应用于动物实验中，现在处在临床实验阶段。神经电刺激疗法已被证实对二十余种神经功能失调疾病具有确切的疗效，且安全可逆，正在成为首选治疗方案。 作为长期植入的高精度仪器，植入式电刺激器的售价高昂。例如，单侧脑深部电刺激器手术费用9-10万元，其中Medtronic提供的脑深部电刺激器价格高达85000元，而且电池一般只能用5-8年，到时需要手术更换。治疗癫痫的迷走神经刺激器由Cyberonics公司生产，预期寿命8年左右，售价14万元。因此，大力研发和普及植入式神经电刺激器不仅能够为更多患者提供服务，更是从根本上发展电刺激器产业、提高国家竞争力的有效手段。
