基于无线能量传输的人工智能肛门括约肌系统的实验研究

成果基本信息
关键词：	人工肛门括约肌;无线能量传输;实验研究
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	9312018Y0694	资源采集日期：	2018-10-15

研究情况
单位名称：	上海市浦东新区人民医院	技术水平：
评价证书号：	浦卫科成验字[2017]第82号	评价单位：	上海市浦东新区卫生和计划生育委员会
评价日期：	2017.10.11	评价证书号：	浦卫科成验字[2017]第82号

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
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成果简介
肛门括约肌损伤或神经系统疾病引起的大便失禁（FI），一般不会自行恢复，利用自身肌肉组织进行的各种术式至今尚没有一种能够被广泛采用且被大样本证明是长期安全和有效的。美国率先于1996年研制出没有“便意”感知功能的手动式人工肛门括约肌系统（ABS）。但临床实践中ABS局部压力不均，伴随皮肤糜烂、感染、肛肠局部性缺血的并发症。为此，我们与上海交大联合研制新型人工肛门括约肌系统 (AASS)，引入压力感知、微泵排液、无线供能技术，将人工肛门括约肌系统设计为体内和体外2个组成部分，体内部分包括可开闭的三瓣水囊、可快速输出和回收水的微型机械泵、接受体外无线传输能量并储存电能的线圈和电池、压力感受器和体内外通讯装置；体外部分包括无线能量传输的发送线圈、体内外信息接收和发送的交换装置，完成安全测试后进行大便失禁动物模型试验。具体地，应用成熟方法制作FI犬模型，通过括约肌环水囊内微型感受器感知直肠压力及波形产生“便意”并报警，体外控制开放括约肌环排便；应用微动力泵控制括约肌环开闭，避免了ABS人工按压泵导致的局部疼痛、组织溃疡等并发症，并提高控制效果；应用无线能量传输和体内能量存储方式，解决植入微动力装置的永久能量供应难题，避免由于能量耗尽不断更换装置导致的多次手术和感染可能。经离体动物结肠和在体FI犬的实验，本AASS均可有效控制肠内容物的排纳，腔内压力升高均衡，在体AASS的体内外无线充电工作可靠，植入1-3个月后获取AASS周边组织及卡压处肠管进行病理检测，发现卡压处肠管组织有增生反应，但不影响蠕动功能研究证实，首选AASS 选用了PVC 材料的外壳和硅胶薄膜制成括约肌假体，注水后只能向心膨胀，形成自然的三瓣式结构，实现压力分布均匀。随着电动泵持续向囊体内注水，囊体三瓣式结构逐渐展开，囊内压力逐渐增加到最大7.16 kPa 压力，证实可以有效的保证肠壁均衡受压后肠腔内容物不泄漏，肠壁的血供正常，满足肠道生物安全性。其次本系统自主设计的微泵，体积小、稳定性高，由体外模块进行按键式控制，特别是通过体外电磁感应的无线充电方式给体内机械泵提供能量，避免了电池体积大和定期更换电池，大大减少了再次手术和感染的风险。最后，本课题研制的AASS 集储液袋、泵、控制电路等模块为一体，减小了可植入体积和手术复杂度。各模块外层使用生物相容性良好的医用硅橡胶进行封装。系统植入动物体内90天，未出现明显的排异现象，初步验证了系统的生物相容性，AASS有进一步研究和开展临床推广的良好预期。

成果名称：	基于无线能量传输的人工智能肛门括约肌系统的实验研究	关键词：	人工肛门括约肌;无线能量传输;实验研究
成果类别：		一级分类名称：	医学生物工程
二级分类名称：		三级分类名称：
研究起止时间：	2013.11 至2017.08	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	上海市浦东新区人民医院	学科分类2：	320.27
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：	R657.1	课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	PWRl2013-04
经费实际投入额（万元）：	19.00	评价单位：	上海市浦东新区卫生和计划生育委员会
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2017.10.11	转让范围：
评价证书号：	浦卫科成验字[2017]第82号	推荐单位：	上海市浦东新区卫生和计划生育委员会
推广形式：	无	成果登记号：	9312018Y0694
成果简介：	肛门括约肌损伤或神经系统疾病引起的大便失禁（FI），一般不会自行恢复，利用自身肌肉组织进行的各种术式至今尚没有一种能够被广泛采用且被大样本证明是长期安全和有效的。美国率先于1996年研制出没有“便意”感知功能的手动式人工肛门括约肌系统（ABS）。但临床实践中ABS局部压力不均，伴随皮肤糜烂、感染、肛肠局部性缺血的并发症。为此，我们与上海交大联合研制新型人工肛门括约肌系统 (AASS)，引入压力感知、微泵排液、无线供能技术，将人工肛门括约肌系统设计为体内和体外2个组成部分，体内部分包括可开闭的三瓣水囊、可快速输出和回收水的微型机械泵、接受体外无线传输能量并储存电能的线圈和电池、压力感受器和体内外通讯装置；体外部分包括无线能量传输的发送线圈、体内外信息接收和发送的交换装置，完成安全测试后进行大便失禁动物模型试验。具体地，应用成熟方法制作FI犬模型，通过括约肌环水囊内微型感受器感知直肠压力及波形产生“便意”并报警，体外控制开放括约肌环排便；应用微动力泵控制括约肌环开闭，避免了ABS人工按压泵导致的局部疼痛、组织溃疡等并发症，并提高控制效果；应用无线能量传输和体内能量存储方式，解决植入微动力装置的永久能量供应难题，避免由于能量耗尽不断更换装置导致的多次手术和感染可能。经离体动物结肠和在体FI犬的实验，本AASS均可有效控制肠内容物的排纳，腔内压力升高均衡，在体AASS的体内外无线充电工作可靠，植入1-3个月后获取AASS周边组织及卡压处肠管进行病理检测，发现卡压处肠管组织有增生反应，但不影响蠕动功能研究证实，首选AASS 选用了PVC 材料的外壳和硅胶薄膜制成括约肌假体，注水后只能向心膨胀，形成自然的三瓣式结构，实现压力分布均匀。随着电动泵持续向囊体内注水，囊体三瓣式结构逐渐展开，囊内压力逐渐增加到最大7.16 kPa 压力，证实可以有效的保证肠壁均衡受压后肠腔内容物不泄漏，肠壁的血供正常，满足肠道生物安全性。其次本系统自主设计的微泵，体积小、稳定性高，由体外模块进行按键式控制，特别是通过体外电磁感应的无线充电方式给体内机械泵提供能量，避免了电池体积大和定期更换电池，大大减少了再次手术和感染的风险。最后，本课题研制的AASS 集储液袋、泵、控制电路等模块为一体，减小了可植入体积和手术复杂度。各模块外层使用生物相容性良好的医用硅橡胶进行封装。系统植入动物体内90天，未出现明显的排异现象，初步验证了系统的生物相容性，AASS有进一步研究和开展临床推广的良好预期。
联系人：	丁志颖	成果登记日期：	2017-11-15
联系人email：	mndzy1973@sina.com	单位代码：	93100374
邮政编码222：	201200	联系人电话：	021-58981949-2048;13611809243
单位传真：	021-58902950	单位通讯地址：	上海市浦东区川沙镇川环南路490号
单位所在省市：		单位电话：	021-58907993
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：	上海交通大学	已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	王永兵;颜国正;茅红艳;孙万驹;张根福;赵李克;郑君华;李青;王志武;李刚;张文忠;邱伟;凌杰	资源采集日期：	2018-10-15

基于无线能量传输的人工智能肛门括约肌系统的实验研究

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