浅析极性新型植入式胃肠电刺激系统

论文导读：案例设计29-312.4材料的生物相容性不足312.5本章小结31-32第三章胃肠电刺激系统体内刺激器的硬件设计32-433.1体内刺激器硬件总体设计和组成概述32-413.1.1微制约器的选择和最小系统模块设计33-353.1.2双极性脉冲发生模块设计353.1.3可调电压模块35-373.1.4四路模拟开关123下一页
摘要：胃肠功能性疾病是消化系统最为常见的疾病。这类疾病发病率高，临床体现的症状种类繁多，主要包括上腹疼痛、饱胀、嗳气、恶心、呕吐等。由于发病机理尚不明确，目前临床上缺乏有效安全的治疗策略。这些疾病给患者带了极大的痛苦并影响了他们的正常生活。越来越多的临床探讨和实验发现胃肠功能性疾病的患者常伴有胃动力低下，胃排空延迟，小肠和结肠传递时间延长等症状。由此改善和恢复胃动力功能成为治疗功能性胃肠疾病的一种可能的策略。通过胃肠电刺激的策略来改善胃肠动力越来越受到探讨人员的关注，并进行了大量的探讨。探讨结果表明，胃肠电刺激策略可以改善胃肠动力，以而减轻胃肠功能性疾病的症状。由于现有仪器的限制，这种疗法在临床运用上还有着以下两个方面的不足：首先由于电池寿命的限制，使刺激脉冲的参数范围不能完全满足临床治疗的需要；其次，由于缺乏有效的策略检测胃肠道的收缩活动，对胃肠电刺激的疗效缺乏定量的浅析，使电刺激治疗缺乏针对性。本论文依托于上海交通大学医工交叉资金资助项目(NO.YG2010MS75)。在上海交通大学医学精密工程与智能系统实验室研制的第一代植入式胃肠电刺激系统的基础上，对胃肠电刺激系统中的体内刺激器和体外制约器进行了研制，配合第一代胃肠电刺激系统的经皮无线能量传输模块和上位机软件模块组成了新型植入式胃肠电刺激系统的样机。本论文主要目标在于通过系统设计优化对胃肠道电刺激这种诊疗手段在临床上的运用起到更进一步的推动作用，具有显著的探讨价值和社会效益。本论文的主要内容有以下几个方面：1．阐述胃肠道电刺激疗法的作用原理，并浅析该疗法的临床运用价值和探讨近况，明确新型胃肠电刺激系统课题的探讨作用。通过对第一代植入式胃肠电刺激系统的浅析，确定新型植入式胃肠电刺激系统的探讨方向。2．综合浅析和比较可行案例后，提出新型植入式胃肠电刺激系统的体内刺激器和体外制约器两个系统的总体设计案例。并对每个系统的硬件、软件的设计思路和实现策略进行详细的阐述。3．完成新型植入式胃肠电刺激系统的系统样机研制，包括植入式的体内刺激器和体外制约器。实现各个功能模块的测试和整个系统的联调。其中，无线能量传输模块、脉冲输出模块、压力信号采集模块、无线通信模块、LCD触摸屏显示模块、数据存储模块和USB通信模块均可以稳定工作，系统性能可以满足动物实验的要求。本论文的探讨工作基本实现了预定目标，但是胃肠电刺激系统距离真正的临床运用还有着很多不足。在本论文的最后，对这些不足进行了总结，并对以后的系统改善提出了可供参考的思路和方向。关键词：胃肠功能性疾病论文胃肠电刺激论文双极性脉冲论文无线通信论文
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ABSTRACT5-12
第一章 绪论12-26

1.1 课题探讨背景和作用12-17

1.1 功能性胃肠疾病的介绍12

1.2 功能性胃肠疾病的发病机制12-13

1.3 功能性胃肠疾病的治疗策略概述13-14

1.4 胃肠电刺激疗法的作用原理14-16

1.5 胃肠电刺激疗法的探讨作用16-17

1.2 胃肠电刺激系统的探讨近况17-24

1.2.1 体表电刺激器的探讨近况17-18

1.2.2 植入式电刺激器的探讨近况18-22

1.2.3 胃肠电刺激系统的探讨近况浅析22-24

1.3 论文主要内容及章节安排24-26

第二章 新型胃肠电刺激系统总体案例设计26-32

2.1 新型胃肠电刺激系统总体设计案例26-27

2.

1.1 新型胃肠道刺激系统体外装置总体设计26-27

2.

1.2 体内刺激器总体设计27

2.2 供电案例选择27-28

2.3 刺激脉冲案例选择28-31

2.3.1 电刺激案例选择28

2.3.2 刺激脉冲波形选择28-29

2.3.3 刺激方式和刺激参数案例设计29-31

2.4 材料的生物相容性不足31

2.5 本章小结31-32

第三章 胃肠电刺激系统体内刺激器的硬件设计32-43

3.1 体内刺激器硬件总体设计和组成概述32-41

3.

1.1 微制约器的选择和最小系统模块设计33-35

3.

1.2 双极性脉冲发生模块设计35

3.

1.3 可调电压模块35-37

3.1.4 四路模拟开关论文导读：1.5压力检测模块设计37-393.1.6电源管理模块设计393.1.7无线通讯模块设计39-403.1.8EEPROM数据存储模块40-413.2程序写入和调试接口电路模块设计413.3体内刺激器经皮无线充电模块41-423.4体内刺激器硬件系统设计小结42-43第四章胃肠电刺激系统体内刺激器的软件设计43-61

4.1胃肠电刺激系统体内刺激器软件总体设计概

模块设计37
3.

1.5 压力检测模块设计37-39

3.

1.6 电源管理模块设计39

3.

1.7 无线通讯模块设计39-40

3.

1.8 EEPROM 数据存储模块40-41

3.2 程序写入和调试接口电路模块设计41

3.3 体内刺激器经皮无线充电模块41-42

3.4 体内刺激器硬件系统设计小结42-43

第四章 胃肠电刺激系统体内刺激器的软件设计43-61

4.1 胃肠电刺激系统体内刺激器软件总体设计概述43-44

4.2 μC/OS-II 实时操作系统任务调度原理44-45

4.3 体内刺激器任务划分及基于μC/OS-II 内核的软件整体架构45-48

4.4 体内刺激器主要任务模块的软件实现48-60

4.1 硬件系统初始化模块48

4.2 无线通讯模块48-50

4.3 刺激参数计算，存储和电压配置模块50-54

4.4.

3.1 刺激参数的计算51

4.4.

3.2 刺激参数的存储51-53

4.4.

3.3 刺激电压的配置53-54

4.4.4 刺激脉冲产生模块54-57

4.1 双极性脉冲发生模块四路方波制约信号输出方式选择54

4.2 双极性脉冲串输出方式设计54-55

4.3 多导联刺激方式的实现55

4.4 产生双极性脉冲各个任务的软件实现55-57

4.5 模拟信号数据采集模块57-60

4.5.1 电池电压信号采集的实现58-59

4.5.2 压力信号采集的实现59-60

4.6 系统休眠模块60

4.5 体内刺激器软件系统设计小结60-61

第五章 胃肠电刺激系统体外制约器的硬件设计61-71

5.1 体外制约器硬件总体设计案例和组成概述61-62

5.2 体外制约器硬件模块设计62-70

5.

2.1 微制约器的选择和最小模块设计62-64

5.2.

1.1 微制约器的选择62-63

5.2.

1.2 微制约器的最小系统构成63-64

5.2.2 系统电源和微处理器复位模块的设计64-65
5.

2.1 系统电源接口模块设计64-65

5.

2.2 微处理器复位模块设计65

5.

2.3 系统存储模块的设计65-66

5.

2.3.1 NAND Flash 存储模块的设计65-66

5.

2.3.2 SDRAM 模块的设计66

5.

2.4 JTAG 模块的设计66-67

5.

2.5 LCD 显示和触摸屏模块的设计67

5.

2.6 SD 卡存储模块的设计67-68

5.

2.7 无线通信模块的设计68

5.

2.8 USB 通信模块的设计68

5.

2.9 串口通信模块68-69

5.

2.10 实时时钟模块69-70

5.3 体外制约器硬件设计总结70-71
第六章 胃肠电刺激系统体外制约器的软件设计71-92

6.1 体外制约器软件系统总体设计概述71-74

6.

1.1 体外制约器工作流程界面化概述71-72

6.

1.2 体外制约器软件系统主要功能概述72-73

6.

1.3 体外制约器软件整体架构73-74

6.2 体外制约器功能模块的软件实现74-91
6.

2.1 Nand FLASH 驱动的软件实现74-76

6.

2.2 串口通讯模块的软件实现76-77

6.

2.3 LCD 显示模块软件的实现77-80

6.

2.3.1 LCD 驱动软件模块的实现77-79

6.

2.3.2 系统界面的 LCD 显示的实现79-80

6.

2.4 触摸屏模块驱动软件的实现80

6.

2.5 实时时钟模块的软件实现80

6.

2.6 无线通讯模块驱动软件的实现80-82

6.

2.7 SD 卡读写模块的驱动软件的实现82-85

6.

2.7.1 SD 卡基本工作原理介绍83

6.

2.7.2 SD 卡驱动程序的实现83-85

6.

2.8 FAT32 文件系统在体外制约器上的实现85-88

6.

2.8.1 FAT32 文件系统与 SD 卡85-86

6.

2.8.2 FAT32 文件系统移植的实现86-88

6.

2.9 USB 通讯模块的软件实现88-91

6.

2.9.1 USB 模块驱动软件实现88-91

6.3 体外制约器软件系统设计总结91-92
第七章 系统样机及经皮无线充电模块测试92-100

7.1 系统样机测试实验92-98

7.

1.1 系统样机92-93

7.

1.2 通信质量测试93-94

7.

1.3 刺激脉冲测试94-95

7.

1.4 LCD 成像测试95-96

7.

1.5 USB 数据读取和 SD 卡读写测试96-98

7.2 经论文导读：皮无线充电模块测试98-997.3本章小结99-100第八章总结与展望100-1038.1主要工作及革新点100-1018.2后续探讨工作101-103参考文献103-110致谢110-111攻读硕士学位期间已发表或录用的论文111-114附件114上一页123
皮无线充电模块测试98-99

7.3 本章小结99-100

第八章 总结与展望100-103
8.1 主要工作及革新点100-101
8.2 后续探讨工作101-103
参考文献103-110
致谢110-111
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文111-114
附件114