De toepassing van hoge-frequentie laag-energetische stimulatie kan verlichten de symptomen van maagzuur dysmotility. In dit onderzoek, wordt een miniatuur, endoscopically implanteerbare en draadloos oplaadbaar apparaat die is geïmplanteerd in een submucosal zak gepresenteerd. Succesvolle zowel-weg communicatie en stimulatie controle werden bereikt tijdens een experiment op levende varken.
Maag dysmotility kan een teken van voorkomende ziekten zoals langdurige diabetes mellitus. Het is bekend dat de toepassing van hoge-frequentie laag-energetische stimulatie helpen kan om effectief te matigen en verlichten de symptomen van maagzuur dysmotility. Het doel van het onderzoek was de ontwikkeling van een miniatuur, endoscopically implanteerbaar hulpmiddel aan een submucosal zak. Het implanteerbare hulpmiddel is een volledig aangepaste elektronische pakket dat specifiek met het oog op experimenten in de submucosa ontworpen werd. Het apparaat is uitgerust met een lithium-ion-batterij die kan draadloos worden opgeladen door het ontvangen van een incident magneetveld van de spoel opladen/verzenden. De mededeling van de uplink is bereikt in een MedRadio band op 432 MHz. Het apparaat was endoscopically in de submucosal zak van een levende varken gebruikt als een in vivo model, specifiek in de maag antrum ingevoegd. Het experiment bevestigd dat de designproduct kan worden geïmplanteerd in de submucosa en staat bidirectionele communicatie is. Het apparaat kan het uitvoeren van bipolaire stimulatie van spierweefsel.
Maag dysmotility kan een teken van verschillende relatief voorkomende ziekten zoals gastroparese, die meestal wordt gekenmerkt door een chronische progressie en legt nogal ernstige gevolgen voor de sociale, werkgerelateerde en fysieke status van de patiënt. Meeste gevallen van gastroparese zijn meestal diabetische of idiopathisch oorsprong en zijn vaak resistent tegen beschikbaar medicatie1. Patiënten kampen met deze aandoening meestal presenteren met misselijkheid en herhaald braken. Op basis van eerder onderzoek, is het bekend dat de toepassing van hoge-frequentie laag-energetische elektrische stimulatie helpen kan om effectief te matigen en verlichten de symptomen van maagzuur dysmotility1,2.
Gebaseerd op eerdere studies, is het bewezen dat hoogfrequente maag elektrische stimulatie kan aanzienlijke verbetering van de symptomen en de maag leeg3. Het heeft ook aangetoond dat de lagere esophageal sfincter neurostimulator therapie is veilig en effectief voor de behandeling van gastroesophageal terugvloeiingsziekte (GERD), de blootstelling van het zuur te verminderen en te elimineren dagelijks protonpomp remmers (PPI) gebruik zonder stimulatie gerelateerde bijwerkingen4. Vóór menselijke proeven, werden eerste studies uitgevoerd in diermodellen (canine modellen5). Op basis van deze studies, veroorzaakt elektrische stimulatie van de onderste oesofageale sluitspier (20 Hz, LES, pulsbreedte van 3 ms) een langdurige samentrekking van de LES5. Soortgelijke effecten van de hoge (20 Hz, pulsbreedte van 200 µs) en (6 cycli/min, pulsbreedte van 375 ms) laagfrequente elektrische stimulatie op LES bij GERD patiënten werden onderzocht. Zowel de hoge en de lage frequentie stimulatie waren effectief6. Nochtans, momenteel zijn er slechts twee neurostimulatie apparaten voor stimulatie van de maag of slokdarm beschikbaar op de markt7,8. In deze apparaten, kunnen de elektroden worden geïmplanteerd operatief, laparoscopically of robot. Het apparaat zelf is subcutaan geïmplanteerd. Dit vereist van de narcose en een omvangrijk inrichting, met behulp van intramusculaire katheters waardoor voor de stimulatie van de maag of slokdarm spierweefsel hebben. Dus, de optie van het gebruik van een draadloos communiceren apparaat geïmplanteerd in de maag submucosal laag zou betekenen, een duidelijk voordeel en de verbetering van het comfort van de patiënt. Zoals in het vorige onderzoek9,10, werd het bewezen dat een innesteling van een neurostimulator miniatuur in submucosa mogelijk is. Voor de Endoscopische submucosal implantatie, gebruiken we een techniek genaamd Endoscopische submucosal pocketing (ESP), op basis van Endoscopische submucosal tunnel dissectie10. Het doel van dit onderzoek is het verder verbeteren van dit concept van een implanteerbare neurostimulator, voornamelijk in het kader van energiebeheer (specifiek de draadloze opladen vermogen), in overeenstemming met de respectieve wet- en regelgeving voor draadloze communicatieverbindingen in medische implanteerbare hulpmiddelen en de mogelijkheid van bipolaire neurostimulatie. Vervolgens de gepresenteerde microneurostimulator is geschikt voor bidirectionele communicatie en de parameters van de stimulatie kunnen worden gewijzigd in real-time, zelfs terwijl het apparaat is geïmplanteerd.
Deze techniek is geschikt voor teams met een therapeutische endoscopist in Endoscopische pocketing of tunnel dissecties ervaren. Vervolgens een hardware en embedded software designer met ervaring in het bouwen van hardware prototypes met microcontrollers en radiofrequentie schakelingen met behulp van surface mount technologie nodig is. Voor het bouwen van de prototypen van de hardware, is een laboratorium dat uitgerust met een reflow soldering station en basisuitrusting voor elektrische metingen (ten minste een digitale multimeter een oscilloscoop, spectrum-analyzer en een PICkit3 programmeur) vereist.
Het ontwerp van het implanteerbare hulpmiddel zich voornamelijk richten op de totale grootte van het apparaat, haalbare stimulatie profielen (maximale spanning, product maximumstroming, duur van de pulsen en pulse frequentie). Belangrijkste beperking vanuit het perspectief van de hardware is de grootte en de beschikbaarheid van geschikte componenten. Om te minimaliseren van de totale grootte, hebben surface mount componenten de voorkeur vanwege hun compacte verpakking. De beste oplossing zou zijn om te integreren kale ch…
The authors have nothing to disclose.
De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen hebben.
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 |