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Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
A aplicação da estimulação baixa-energético de alta frequência pode aliviar os sintomas de dismotilidade gástrica. Nesta pesquisa, é apresentado um dispositivo miniatura, endoscopicamente implantável e sem fio recarregável que é implantado em um bolso da submucosa. Sucesso tanto vias comunicação e controle de estimulação foram alcançados durante um experimento em porco ao vivo.
Dismotilidade gástrica pode ser um sinal de doenças comuns, tais como longa diabetes mellitus. É sabido que a aplicação da estimulação baixa-energético de alta frequência pode ajudar eficazmente moderada e aliviar os sintomas de dismotilidade gástrica. O objetivo da pesquisa foi o desenvolvimento de uma miniatura, dispositivo endoscopicamente implantável para um bolso submucosa. O dispositivo implantável é um pacote eletrônico totalmente personalizado, que foi projetado especificamente para fins de experimentação na submucosa. O dispositivo é equipado com uma bateria de iões de lítio que pode ser recarregada sem fio através da recepção de um campo magnético incidente da bobina de carga/transmitir. A comunicação é alcançada em uma banda de MedRadio em 432 MHz. O dispositivo foi inserido por via endoscópica no bolso submucosa de um porco doméstico ao vivo usado como um modelo in vivo , especificamente no antro do estômago. O experimento confirmou que o dispositivo projetado pode ser implantado em da submucosa e é capaz de comunicação bidirecional. O dispositivo pode executar a estimulação bipolar do tecido muscular.
Dismotilidade gástrica pode ser um sinal de várias doenças relativamente comuns como Gastroparesia, que geralmente é caracterizada por uma progressão crônica e impõe bastante graves consequências sobre o status social, trabalho e físico do paciente. Maioria dos casos de Gastroparesia costumam ser diabético ou idiopática em origem e muitas vezes são resistentes à medicação disponível1. Pacientes aflitos com esta condição mais comumente apresentam náuseas e repetidos vômitos. Com base em pesquisas anteriores, é sabido que a aplicação da estimulação elétrica baixa-energético de alta frequência pode ajudar eficazmente moderada e aliviar os sintomas de dismotilidade gástrica1,2.
Com base em estudos anteriores, está provado que gástrico estimulação elétrica de alta frequência pode melhorar significativamente os sintomas e o esvaziamento gástrico3. Ficou também demonstrado que a terapia de neuro-estimulador de esfíncter esofágico inferior é seguro e eficaz para o tratamento da doença do refluxo gastroesofágico (DRGE), reduzindo a exposição ácida e eliminando diariamente uso de inibidor (PPI) da bomba de protões sem estimulação relacionadas a efeitos adversos4. Antes de testes em humanos, primeiros estudos foram realizados em modelos animais (caninos modelos5). Baseado nestes estudos, estimulação elétrica do esfíncter esofágico inferior (LES, 20 Hz, largura de pulso de 3 ms) causou uma contração prolongada do LES5. Efeitos similares de alta (20 Hz, largura de pulso de 200 μs) e baixa (6 ciclos/min, largura de pulso de ms 375) frequência estimulação elétrica no LES em pacientes de DRGE foram investigados. Tanto alta e baixa frequência estimulação foram eficazes6. No entanto, atualmente, há apenas dois dispositivos de neuroestimulação para estimulação gástrica ou esofágica disponíveis no mercado7,8. Esses dispositivos, os eletrodos podem ser implantados cirurgicamente, por laparoscopia ou roboticamente. O dispositivo em si é implantado por via subcutânea. Isto requer anestesia geral e tem um dispositivo volumoso equipado, usando cateteres intramusculares que permitem a estimulação do tecido muscular esofágica ou gástrica. Então, a opção de usar um dispositivo de comunicação sem fio implantado na camada submucosa gástrica representaria uma vantagem definitiva e melhoria no conforto do paciente. Como afirmado na pesquisa anterior9,10, ficou provado que a implantação de um neuroestimulador miniatura em submucosa é possível. Para a implantação de submucosa endoscópica, usamos uma técnica chamada endoscópica submucosa embolsando (ESP), baseado no túnel submucosa endoscópica dissecação10. O objetivo desta pesquisa é melhorar ainda mais este conceito de um neuroestimulador implantável, principalmente no âmbito da gestão de energia (especificamente a capacidade de recarga sem fio), conformidade com as respectivas leis e regulamentos para wireless links de comunicação de dispositivos médicos implantáveis activos e possibilidade de neuroestimulação bipolar. Em seguida, o microneurostimulator apresentado é capaz de comunicação bidirecional e os parâmetros de estimulação podem ser alterados em tempo real, mesmo enquanto o dispositivo é implantado.
Esta técnica é apropriada para as equipes com uma terapêutica endoscopista experimentada em embolsar endoscópica ou dissecção do túnel. Em seguida, um hardware e um designer de software embarcado, com experimentam na construção de protótipos de hardware com microcontroladores e circuitos de rádio frequência, utilizando a tecnologia de montagem em superfície é necessária. Para construir os protótipos de hardware, um laboratório equipado com um refluxo de solda, estação e equipamento básico para medições elétricas (pelo menos um multímetro digital, osciloscópio, analisador de espectro e PICkit3 programador) é necessário.
Todos os procedimentos endoscópicos, incluindo assuntos animais foram aprovados no Instituto de Fisiologia Animal e genética, Academia de ciência Czech Republic (Biomedical Center PIGMOD), Libechov, República Checa (projeto experiências na implantação de sem bateria e bateria de dispositivos em submucosa do esôfago e estômago — estudo experimental). Todas as experiências são feitas em conformidade com a lei Checa 246/1992 SB "relativa à protecção dos animais contra maus-tratos, tal como alterado". Dispositivo transmissor não é necessário para ser esterilizado, porque é um dispositivo externo que não está em contato direto com o animal.
1. dispositivo implantável Design
2. carregador/transmissor Design
3. endoscópica implantação
4. experimento — Após a implantação
5. eutanásia após a experiência
A figura 17 mostra que uma colocação endoscópica do neuroestimulador gástrica em um bolso na submucosa, bem como a correcta colocação dos eléctrodos para a camada muscular foi bem sucedida. As dimensões do dispositivo (Figura 10) são 35 x 15 x 5 mm3 , enquanto o peso é 2.15 g. Figura 17 mostra o diagrama de circuito do dispositivo, mostrando que o dispositivo é composto por ...
O design do dispositivo implantável deve incidir principalmente sobre o tamanho total do dispositivo, perfis de estimulação realizáveis (tensão máxima, corrente máxima do resultado final, comprimento de pulsos e frequência de pulso). Principal limitação do ponto de vista de hardware é o tamanho e a disponibilidade de componentes adequados. Para minimizar o tamanho geral, componentes de montagem em superfície são preferidas por causa de sua embalagem compacta. A melhor solução seria integrar a microplaqueta...
Este trabalho foi apoiado pela pesquisa projeto PROGRES-Q28 e concedido pela Universidade Charles de Praga. Os autores graças a bunda. Centro Prof Jan Martínek, pH.d. e PIGMOD.
Os autores declaram que eles têm não tem interesses financeiro concorrente.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
EIA 0402 ceramic capacitor 1.8 pF | AVX | 04025U1R8BAT2A | 1 pc |
EIA 0402 ceramic capacitor 100 nF | TDK | CGA2B3X7R1H104K050BB | 7 pcs |
EIA 0402 ceramic capacitor 100 pF | Murata Electronics | GRM1555C1H101JA01D | 1 pc |
EIA 0402 thick film resistor 10 kΩ | Vishay | CRCW040210K7FKED | 1 pc |
EIA 0402 ceramic capacitor 10 nF | Murata Electronics | GRM155R71C103KA01D | 3 pcs |
EIA 0402 ceramic capacitor 10 pF | Murata Electronics | GJM1555C1H100JB01D | 3 pc |
EIA 0402 ceramic capacitor 12 pF | Murata Electronics | GJM1555C1H120JB01D | 2 pcs |
EIA 0402 ceramic capacitor 18 pF | KEMET | C0402C180J3GACAUTO | 2 pcs |
EIA 0402 resistor 1 mΩ | Vishay | MCS04020C1004FE000 | 2 pcs |
EIA 0402 resistor 1 kΩ | Yageo | RC0402FR-071KL | 1 pc |
EIA 0402 ceramic capacitor 1 nF | Murata Electronics | GRM1555C1H102JA01D | 3 pcs |
EIA 0603 ceramic capacitor 2.2 uF | Murata Electronics | GCM188R70J225KE22D | 2 pcs |
EIA 0402 resistor 220 kΩ | Vishay | CRCW0402220KJNED | 5 pcs |
0805 22 uH inductor | TDK | MLZ2012N220LT000 | 1 pc |
EIA 0402 resistor 330 kΩ | Vishay | CRCW0402330KFKED | 1 pc |
EIA 0603 ceramic capacitor 4.7 uF | TDK | C1608X6S1C475K080AC | 1 pc |
EIA 0402 resistor 470 Ω | Vishay | RCG0402470RJNED | 1 pc |
EIA 0402 resistor 470 kΩ | Vishay | CRCW0402470KJNED | 1 pc |
EIA 0603 inductor 470 nH | Murata Electronics | LQW18ANR47G00D | 1 pc |
EIA 0402 resistor 47 kΩ | Murata Electronics | CRCW040247K0JNED | 2 pcs |
27.0000 MHz crystal 5032 | AVX / Kyocera | KC5032A27.0000CMGE00 | 1 pc |
EIA 0402 capacitor 6.8 pF | Murata Electronics | GJM1555C1H6R8CB01D | 1 pc |
EIA 0402 inductor 82 nH | EPCOS / TDK | B82498F3471J | 1 pc |
ABS05 32.768 kHz crystal | ABRACON | ABS05-32.768KHZ-T | 1 pc |
CDBU00340-HF schottky diode | COMCHIP technology | CDBU00340-HF | 2 pcs |
CG-320S Li-Ion pinpoint battery | Panasonic | CG-320S | 1 pc |
HSMS282P schottky diode rectifier | Broadcom / Avago | HSMS-282P-TR1G | 1 pc |
MAX8570 step-up converter | Maxim Integrated | MAX8570EUT+T | 1 pc |
MICRF113 RF transmitter | Microchip Technology | MICRF113YM6-TR | 1 pc |
4.3 V Zener diode | ON Semiconductor | MM3Z4V3ST1G | 1 pc |
OPA237 operational amplifier | Texas Instruments | OPA237N | 1 pc |
PIC16LF1783 8-bit microcontroller | Microchip Technology | PIC16LF1783-I/ML | 1 pc |
TPS70628 low-drop regulator | Texas Instruments | TPS70628DBVT | 1 pc |
EIA 1206 thick film resistor 0 Ω | Yageo | RC1206JR-070RL | 2 pcs |
EIA 0603 thick film resistor 0 Ω | Yageo | RC0603JR-070RL | 1 pc |
EIA 0402 thick film resistor 100 kΩ | Yageo | RC0402FR-07100KL | 1 pc |
EIA 0603 thick film resistor 100 kΩ | Yageo | RC0603FR-07100KL | 1 pc |
EIA 0805 ceramic capacitor 100 nF | KEMET | C0805C104K5RAC7210 | 2 pcs |
EIA 0402 thick film resistor 10 kΩ | Yageo | RC0402JR-0710KL | 1 pc |
EIA 1206 ceramic capacitor 10 nF | Samsung | CL31B103KHFSW6E | 2 pcs |
EIA 0402 thick film resistor 1 kΩ | Yageo | RC0402JR-071KL | 2 pcs |
EIA 0402 thick film resistor 220 Ω | Yageo | RC0402JR-07220RL | 2 pcs |
EIA 0402 ceramic capacitor 220 nF | TDK | C1005X5R1C224K050BB | 1 pc |
EIA 1206 ceramic capacitor 22 nF | TDK | C3216X7R2J223K130AA | 2 pcs |
SMC B tantalum capacitor 22 uF | AVX | TPSB226K010T0700 | 1 pc |
EIA 0402 thick film resistor 27 Ω | Yageo | RC0402FR-0727RL | 2 pcs |
EIA 1206 thick film resistor 3.3 Ω | Yageo | RC1206JR-073K3L | 3 pcs |
SOT23 3.3V zener diode | ON Semiconductor | BZX84C3V3LT1G | 1 pc |
SMC A tantalum capacitor 4.7uF | KEMET | T491A475M016AT | 2 pcs |
EIA 0603 thick film resistor 470 Ω | Yageo | RC0603JR-07470RL | 2 pcs |
EIA 1206 ceramic capacitor 470 nF | KEMET | C1206C471J5GACTU | 3 pcs |
Electrolytic capacitor 470 uF | Panasonic | EEE-1CA471UP | 3 pcs |
EIA 0402 ceramic capacitor 47 pF | AVX | 04025A470JAT2A | 2 pcs |
0603 GREEN LED | Lite-On Inc. | LTST-C191KGKT | 1 pc |
0603 RED LED | Lite-On Inc. | LTST-C191KRKT | 1 pc |
16 MHz CX3225 crystal | EPSON | FA-238 16.0000MB-C3 | 1 pc |
0805 ferrite bead | Wurth Electronics Inc. | 742792040 | 1 pc |
IR2110SO FET driver | Infineon Technologies | IR2110SPBF | 1 pc |
FT230XS USB to seriál converter | FTDI Ltd. | FT230XS-R | 1 pc |
Mini USB connector | EDAC Inc. | 690-005-299-043 | 1 pc |
PIC16F1783 8-bit microcontroller | Microchip Technology | PIC16F1783-I/ML | 1 pc |
REG1117 3.3 V regulator SOT223 | Texas Instruments | REG1117-3.3/2K5 | 1 pc |
Schottky SMB diode rectifier | STMicroelectronics | STPS3H100UF | 1 pc |
SMB package TVS diode | Littelfuse Inc. | 1KSMBJ6V8 | 1 pc |
IRLZ44NPBF N-channel MOSFET | Infineon Technologies | IRLZ44NPBF | 2 pcs |
RTL2832U receiver dongle | EVOLVEO | Mars | 1 pc |
PICkit 3 | Microchip Technology | PICkit 3 | 1 pc |
Mini USB to USB A cable | OEM | Mini USB to USB-A | 1 pc |
Printed circuit board, implantable device | --- | Manufacture with the provided supplementary file | 1 pc |
Printed circuit board, transmitter/receiver device | --- | Manufacture with the provided supplementary file | 1 pc |
Printed circuit board, implantable device | --- | Manufacture with the provided supplementary file | 1 pc |
AWG18 wire | Alpha Wire | 3055 BK001 | 2 m |
AWG42 wire | Daburn Electronics | 2420/42 BK-100 | 1 m |
Olympus GIFQ-160 | Olympus | N/A (part is obsoleted) | 1 pc |
Single-use electrosurgical knife with knob-shaped tip and integrated jet function | Olympus | KD-655L | 1 pc |
Single-use oval electrosurgical snare | Olympus | SD-210U-15 | 1 pc |
15.5 mm lens hood | FujiFilm | DH-28GR | 1 pc |
Injection therapy needle catheter | Boston Scientific | 25G | 1 pc |
Alligator law grasping forceps | Olympus | FG-6L-1 | 1 pc |
Instant Mix 5 min epoxy | Loctite | N/A | 1 pc |
Heat shrinkable tubing, inside diameter 9.5 mm | TE Connectivity | RNF-100-3/8-X-STK | 1 pc |
ChipQuik solder paste | Chip Quik | SMD4300AX10 | 1 pc |
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