基于直肠感知功能重建的反馈式人工肛门括约肌系统
发布时间：2018-12-17 13:45
【摘要】：肛门失禁或称大便失禁是指机体对直肠内液态和固态内容物以及气体的蓄控能力丧失，是多种疾病影响肛直肠的解剖和生理功能的结果，患者一般会失去或降低感知肠内容物的能力。它容易造成多种并发症，尤其在老年患者、危重患者及瘫痪卧床患者中发病率居高不下，不仅给患者带来极大痛苦，而且也给护理工作带来诸多困难。因此相关治疗手段的发展对提高患者生命质量和推动社会文明进步具有重要的现实意义。 治疗大便失禁的传统方法很多，但都存在一定的缺陷，已经不能满足患者的需求，人工肛门括约肌为大便失禁的治疗开辟了一条新途径；但是，现有的人工肛门括约肌具有患者无法“感知”肠道粪便量、不能自主控制排便的时间、需要通过手动挤压的方式使泵工作、价格昂贵等缺陷，尤其在直肠感知功能重建的研究尚无显著进展，因此围绕目前人工肛门括约肌研究无法重建患者直肠感知功能这一关键问题，进行相关技术方法的深入探索和研究，开发出符合人体生理要求的人工肛门括约肌系统已经成为医学研究的一个重要方向。 本文基于国家自然科学基金科研项目的研究背景，以人工肛门括约肌为研究对象，着重进行新型执行装置的生物相容性分析以及直肠感知功能重建的理论方法研究，同时针对特征向量选取算法优化的相关方法进行积极探索，并在此基础上构建人工肛门括约肌直肠感知功能重建的实验平台，以验证相关方法技术的可行性和有效性；全文工作可以概括为人工肛门括约肌系统的开发和实现、直肠感知功能重建理论与方法、模拟肠道实验平台构建与验证分析三大部分。所做主要研究工作与贡献如下： （1）介绍人体正常排便机理和肛门失禁的概况；阐述了肛门传统失禁治疗方法和人工肛门括约肌方面的国内外研究现状和其不足；根据人体生物肛门和结直肠的结构特点，提出基于生物反馈控制的人工肛门括约肌系统构思。 (2)设计完成了人工肛门括约肌系统个样机。本论文在研究肛门括约肌肌群生理学的基础上，探索运用工程技术重建肛门括约肌理论、方法和排便控制机理，模拟肛门括约肌各肌群的基本功能；提出系统技术方案，分析系统三大技术模块：基于生物反馈控制的人工肛门执行机构、无线通信模块和经皮供能模块；按照模块化和低功耗的要求研究人工肛门括约肌系统的实现结构。 (3)针对本文的新型执行装置，进行了生物相容性分析，建立了易于分析的人工肛门括约肌的运动模型，得到人体肛门括约肌生理运动相关数据，为运动的安全性提供了参考，打下了进一步研究的基础。 （4）针对直肠压力收缩信号的非线性、非平稳特性，，提出了基于小波包分解子空间时域特征和频域特征的直肠压力特征提取方法。同时为了解决小波包最优基的选择问题，提出基于DB指标的最优基直肠压力特征选择方法，能够进一步得到精简后的特征子集，并在采集的直肠压力信号的检验下取得了较好的效果，提高了压力信号的识别精度。 （5）构建基于生物反馈式人工肛门括约肌实验模型与实验平台，在上述理论与方法的指导下，通过模拟人体肠道环境，获取大量实验数据，验证人工肛门括约肌的基本功能、直肠感知功能重建模型的有效性，根据评估结果改进和完善人工肛门括约肌系统，为大便失禁患者人工器官的最终临床应用提供理论方法依据与技术基础支持。
[Abstract]:The loss of the body to the liquid and solid contents of the rectum and the storage and control capacity of the gas is the result of various diseases affecting the anatomy and physiological function of the proctocele, and the patient generally loses or reduces the ability to sense the intestinal contents. It is easy to cause a number of complications, especially in the elderly, critically ill patients and in patients with paralysis, not only to the patient, but also to the care work. Therefore, the development of the relevant treatment means is of great practical significance for improving the quality of life of the patient and promoting the progress of the social civilization. There are many traditional methods for the treatment of fecal incontinence, but there are some defects that can not meet the needs of the patient, and the artificial anal sphincter opens a new way for the treatment of fecal incontinence; however, the existing artificial anal sphincter has the ability of the patient to 鈥減erception鈥
本文编号：2384275
[Abstract]:The loss of the body to the liquid and solid contents of the rectum and the storage and control capacity of the gas is the result of various diseases affecting the anatomy and physiological function of the proctocele, and the patient generally loses or reduces the ability to sense the intestinal contents. It is easy to cause a number of complications, especially in the elderly, critically ill patients and in patients with paralysis, not only to the patient, but also to the care work. Therefore, the development of the relevant treatment means is of great practical significance for improving the quality of life of the patient and promoting the progress of the social civilization. There are many traditional methods for the treatment of fecal incontinence, but there are some defects that can not meet the needs of the patient, and the artificial anal sphincter opens a new way for the treatment of fecal incontinence; however, the existing artificial anal sphincter has the ability of the patient to 鈥減erception鈥
本文编号：2384275
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