Microneurostimulator האוטונומי, סוללה נטענת Endoscopically מושתלת לתוך Submucosa
Summary
היישום של גירוי נמוך-אנרגטי בתדירות גבוהה יכולה להקל על הסימפטומים של dysmotility קיבה. במחקר הזה, מכשיר זעיר, endoscopically מושתלת, נטענת באופן אלחוטי אשר הוא מושתל לתוך כיס submucosal מוצג. מוצלחת הן הדרך לתקשורת ובקרה גירוי הושגו במהלך ניסוי על חזיר בשידור חי.
Abstract
Dysmotility קיבה יכול להיות סימן של מחלות נפוצות כגון סוכרת ארוכת שנים. זה ידוע כי היישום של גירוי נמוך-אנרגטית בתדר גבוה יכול לעזור בינוני ביעילות להקל על הסימפטומים של dysmotility קיבה. מטרת המחקר הייתה הפיתוח של מיניאטורה, endoscopically מושתלת להתקן submucosal כיס. המכשיר מושתלת היא חבילה אלקטרוניים מותאמים אישית באופן מלא אשר תוכננה במיוחד לצורך ניסויים submucosa. המכשיר מצויד עם סוללה ליתיום אשר ניתן לטעון באופן אלחוטי על ידי קבלת שדה מגנטי התקרית של הסליל טעינה/משדר. ערוץ לווייני התקשורת מושגת בלהקה MedRadio-432 מגה-הרץ. המכשיר endoscopically הוכנס לתוך הכיס submucosal של חזיר ביתיים בשידור חי המשמש כמודל ויוו , בפרט antrum הקיבה. הניסוי אישר כי המכשיר מעוצב יכול להיות מושתלים לתוך submucosa, הוא מסוגל תקשורת דו-כיוונית. ההתקן יכול לבצע גירוי דו קוטבי של רקמת שריר.
Introduction
Dysmotility קיבה יכול להיות סימן של מספר מחלות נפוצות יחסית כגון gastroparesis, אשר מאופיין בדרך כלל התקדמות כרונית ומטיל השלכות חמורות למדי על מעמד חברתי, הקשורות לעבודה ופיזית של המטופל. רוב המקרים של gastroparesis הם בדרך כלל סוכרתית או אידיופטית של המקור, הם לעתים קרובות עמידים בפני תרופות זמינות1. חולים נגועים מצב זה בדרך כלל להציג עם בחילות וחזר הקאות. בהתבסס על מחקרים קודמים, ידוע כי היישום של גירוי חשמלי נמוך-אנרגטית בתדר גבוה יכול לעזור בינוני ביעילות להקל על הסימפטומים של dysmotility קיבה1,2.
בהתבסס על מחקרים קודמים, הוכח כי גירוי חשמלי קיבה בתדירות גבוהה יכול לשפר באופן משמעותי את הסימפטומים ואת לפריקת שקים קיבה3. גם הוכח כי טיפול מגרה מוחי סוגר הוושט התחתון הוא בטוח ויעיל לטיפול של מחלת ההחזר הוושטי (GERD), הפחתת החשיפה חומצה ולהיפטר משאבות פרוטונים השימוש מעכב (PPI) ללא כל יום גירוי קשורים להשפעות4. לפני בניסויים בבני אדם, בוצעו מחקרים הראשון במודלים של בעלי חיים (כלב מודלים5). בהתבסס על מחקרים אלה, גירוי חשמלי של סוגר הוושט התחתון (LES, 20 הרץ, רוחב של 3 ms) גרמה התכווצות ממושך של LES5. תופעות דומות של גבוהה (20 הרץ, רוחב של 200 μs) בתדר נמוך (6 מחזורים/min, רוחב של 375 אלפיות שניה) גירוי חשמלי ב- LES בחולים GERD נחקרו. גבוהה והן בתדר נמוך גירוי היו יעילים6. עם זאת, כיום, יש רק שני התקנים בגירוי עצבי לגירוי הקיבה או הוושט זמינים על7,השוק8. במכשירים האלה, האלקטרודות יכול להיות מושתלים בניתוח, בניתוח לפרוסקופיה או רובוטית. המכשיר עצמו הוא מושתל subcutaneously. זה דורש הרדמה כללית, יש מכשיר מגושם מצוידים, באמצעות קטטר תוך שרירית המאפשרים הגירוי של רקמות שריר הקיבה או הוושט. ? אז, האפשרות של שימוש בהתקן המקיימים תקשורת באופן אלחוטי מושתל לתוך השכבה submucosal קיבה מייצגים מיתרון עם שיפור נוחות המטופל. כאמור9,המחקר הקודם10, הוכח השרשת מגרה מוחי זעיר לתוך submucosa אפשרית. עבור השתלה submucosal אנדוסקופי, נשתמש בטכניקה הקרויה אנדוסקופי submucosal לכיסו (ESP), מבוסס על ניתוח אנדוסקופי המנהרה submucosal10. מטרת מחקר זה היא לשפר עוד יותר את המושג הזה של מגרה מוחי מושתלת, בעיקר בתחום של ניהול צריכת חשמל (במיוחד הצטרפותה יכולת אלחוטית), קונפורמיות בהתאמה החוקים והתקנות אלחוטית קישורי תקשורת ומכשור רפואי מושתלת, האפשרות של הפרעה דו קוטבית בגירוי עצבי. בשלב הבא, microneurostimulator הציג הוא מסוגל תקשורת דו-כיוונית, ניתן לשנות את הפרמטרים גירוי בזמן אמת, גם כאשר המכשיר הוא מושתל.
טכניקה זו מתאימה עבור צוותים עם endoscopist טיפולית חוו והשטני אנדוסקופי או מנהרה והניתוחים. בשלב הבא, חומרה ומעצב תוכנה מוטבעים עם ניסיון בתחום בניית אבי-טיפוס חומרה עם בקרים, מעגלים בתדר רדיו בטכנולוגיית הר פני השטח הדרוש. לצורך בניית אבות-טיפוס חומרה, מעבדת מצויד עם הזרמה הלחמה ציוד בסיסי למדידות חשמל (לפחות מולטימטר, אוסצילוסקופ, מנתח הספקטרום, מתכנת PICkit3) ומתחנת נדרש.
Protocol
Representative Results
Discussion
העיצוב של המכשיר מושתלת צריכים להתמקד בעיקר הגודל הכולל של המכשיר, גירוי השגה פרופילים (מתח המרבי, המרבי הנוכחי התוצר, אורך פולסים ואת תדירות דופק). מגבלה העיקרית מבחינת חומרה הוא גודל ואת הזמינות של רכיבים מתאימים. כדי לצמצם את הגודל הכולל, הר פני השטח רכיבים הם העדיפו בגלל אריזה קומפקטית ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מצהירים כי יש להם אינטרסים כלכליים אין מתחרים.
Materials
| 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 |
Riferimenti
- Abell, T., et al. Gastric electrical stimulation for medically refractory gastroparesis. Gastroenterology. 125 (2), 421-428 (2003).
- O’Grady, G., Egbuji, J., Du, P., Cheng, L. K., Pullan, A. J., Windsor, J. A. High-frequency gastric electrical stimulation for the treatment of gastroparesis: a meta-analysis. World J Surg. 33 (8), 1693-1701 (2009).
- Chu, H., Lin, Y., Zhong, L., McCallum, R. W., Hou, X. Treatment of high-frequency gastric electrical stimulation for gastroparesis. J Gastroenterol Hepatol. 27 (6), 1017-1026 (2012).
- Rodríguez, L., et al. Electrical stimulation therapy of the lower esophageal sphincter is successful in treating GERD: final results of open-label prospective trial. Surg Endosc. 27 (4), 1083-1092 (2013).
- Ellis, F., Berne, T. V., Settevig, K. The prevention of experimentally induced reflux by electrical stimulation of the distal esophagus. Am J Surg. 115, 482-487 (1968).
- Rinsma, N. F., Bouvy, N. D., Masclee, A. A. M., Conchillo, J. M. Electrical Stimulation Therapy for Gastroesophageal Reflux Disease. J Neurogastroenterol. 20 (3), 287-293 (2014).
- Medtronic Inc, . . Enterra Therapy 3116 – Gastric Electrical Stimulation System. , (2016).
- Rodriguez, L., et al. Two-year results of intermittent electrical stimulation of the lower esophageal sphincter treatment of gastroesophageal reflux disease. Surgery. 157 (3), 556-567 (2015).
- Hajer, J., Novák, M. Development of an Autonomous Endoscopically Implantable Submucosal Microdevice Capable of Neurostimulation in the Gastrointestinal Tract. Gastroent Res Pract. , 8098067 (2017).
- Deb, S., et al. Development of innovative techniques for the endoscopic implantation and securing of a novel, wireless, miniature gastrostimulator (with videos). Gastrointest. Endosc. 76 (1), 179-184 (2012).
- Jiang, G., Zhou, D. D. . Technology advances and challenges in hermetic packaging for implantable medical devices. , (2017).
- Vonthein, R., Heimerl, T., Schwandner, T., Ziegler, A. Electrical stimulation and biofeedback for the treatment of fecal incontinence: a systematic review. Int J Colorectal Dis. 28 (11), 1567-1577 (2013).
