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研究目的:研发植入式人工面神经体外管理工作站,这种管理工作站在体外以普通计算机为依托,能够全透明无线显示植入体内每个模块的工作状态,并对其进行调控。将人工面神经系统植入动物模型体内,运行系统恢复面瘫侧眼轮匝肌运动,评估体内外通讯情况。研究方法:一、研究对象健康新西兰家兔(养殖场许可证号:SCXK(沪)2012-0007)动物房许可证号:SYXK(沪)2009-0086)二、人工面神经体内外无线通讯系统的研制使用含有无线射频通讯模块CC1110的增强型8051MCU芯片,通讯模式采用433MHzFSK,完成系统的体内外通讯,使用高生物相容性材料包埋芯片,并测试芯片在体内外通讯过程中电磁场强的变化及其安全性。三、人工面神经体内外无线通讯系统显示调控体内模块的实验研究将含有通讯模块的人工面神经系统植入10例兔面瘫动物模型体内,建立体内外通讯联系,通过全透明管理工作站显示健侧肌肉运动的肌电信号、调控刺激电流的刺激参数及体内数据流各节点的工作状态。整个系统开机运行1个月,测试体外全透明管理工作站显示和调控功能的准确性、精度,观察、评估这种通讯的长期稳定性和有效性。四、通过体外管理站调控电刺激信号恢复面瘫兔眼轮匝肌闭眼功能的研究使用拓展了刺激频率的人工面神经芯片,刺激周围性面瘫实验动物患侧眼轮匝肌,观察刺激时间(脉宽)、刺激强度(幅值)、刺激频率对于患侧肌肉运动的影响,选择适宜的电刺激信号参数。研究结果:1、加入了通讯模块的植入式人工面神经芯片能与体外管理工作站建立稳定通讯,其在通讯时产生的电磁场强符合国家安全标准。2、人工面神经系统体外工作站能实时反映健侧肌电情况,通过体外全透明管理工作站对于人工面神经芯片刺激强度、频率、波宽进行调控,植入后每三日调整一次刺激强度参数,植入一月后刺激强度无统计学差异,双侧肌肉运动的同步性较好。3、刺激电流强度随着刺激脉宽、刺激频率的上升而下降,总电荷量与刺激脉宽成正比,刺激频率为60Hz,刺激脉宽为100μs的刺激波可以用较小的每秒总电荷量获得较理想的肌肉运动。结论:1、在30天的埋置测试中,体外管理工作站能够实时反映人工面神经芯片在动物体内运行情况,及时调整工作模式及刺激强度、频率等参数指标,采集模块及刺激模块同步性较好。人工面神经芯片在体内工作稳定,在抗干扰测试中运行稳定,辐射场强测试结果在安全范围内。2、刺激波宽为100μs,刺激频率为60Hz为适宜的电刺激信号,在这种刺激模式下,可以用较小的电流获得较理想的肌肉运动,减少高电流刺激对于组织细胞的不良影响,且总电荷量较低,能效降低整个系统的能耗,延长供能系统的使用时间。