一种无线神经刺激器可以治疗慢性疼痛和神经系统疾病

一个比米粒稍大的无线神经刺激器可以放置在血管旁边，治疗神经系统疾病和慢性疼痛。

　　

   

   

形象:莱斯大学neuroengineers和他的同事们在加尔维斯敦德州大学医疗分部和德克萨斯大学休斯顿健康科学中心发表了第一个概念验证结果：一种无线神经刺激器可以治疗慢性疼痛和神经系统疾病。

资料来源:Josh Chen/莱斯大学

一种比一粒米稍大的植入物，可以取代体积大得多的刺激神经的设备。

莱斯大学的工程师与德州医疗中心的多家机构合作，发布了首个概念验证结果。这是一项历时数年的项目，旨在开发能够治疗神经系统疾病或阻断疼痛的微型无线设备。神经刺激器不需要电池，而是从体外的低功率磁发射器获取能量和编程。

这种磁电生物植入物(又名ME-BIT)通过外科手术植入，电极被送入血管，指向神经进行刺激。一旦到达目的地，设备就可以通电，并通过佩戴在身体附近的近场发射机安全控制。

研究小组成功测试了其技术在动物模型和发现它可以收费,与植入一些交流皮肤下几厘米。

《自然生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)上详细介绍的这种植入物可能会取代目前治疗帕金森氏症(Parkinson’s disease)、癫痫、慢性疼痛、听力丧失和瘫痪的更具侵入性的装置。

罗宾逊说:“由于这些设备非常小，我们可以将血管作为高速公路系统，达到传统手术难以达到的目标。”“我们使用与血管内手术相同的导管来输送它们，但我们会将设备留在血管外，并将一根导丝置入血液中作为刺激电极，它可以通过支架固定。”

用磁电材料为植入物供电的能力消除了通过皮肤和其他组织的电导线的需要。起搏器常用的导线会引起炎症，有时需要更换。电池供电的植入物也可能需要额外的手术来更换电池。

ME-BIT的可穿戴充电器无需手术。研究人员表示，它甚至可以偏离几英寸，但仍然有足够的功率和与植入物通信。

这种可编程的、0.8平方毫米的植入物包含了一条磁电薄膜，可以将磁能转换为电能。车载电容器可以储存部分能量，而“芯片上系统”微处理器将磁场的变化转化为数据。这些组件由一个3d打印的胶囊粘合在一起，并进一步用环氧树脂包裹。

研究人员表示，发射器产生的磁场约为1毫特斯拉，很容易被组织接受。他们估计，目前的植入物最多可以产生4毫瓦的功率，足以满足许多神经刺激应用。

罗宾逊说:“其中一个好处是，我们身体中的所有神经都需要氧气和营养，所以这意味着在所有神经的几百微米范围内就有一条血管。”“这只是追踪正确的血管以达到目标的问题。

他说:“结合成像和解剖，我们可以对放置电极的位置相当有信心。”

这项研究表明，像ME-BIT这样的血管内生物电子学可能会导致一系列低风险、高精确度的治疗方法。在血液中植入电极还可以实时感知生化、pH值和血氧水平，从而提供诊断或支持其他医疗设备。

罗宾逊说，研究小组最终希望采用多种植入物，并同时与它们交流。“这样我们就可以在多个站点建立一个分布式网络，”他说。“我们希望增加的其他东西包括传感、记录和后台通信，这样我们就可以使用植入物作为封闭系统的一部分来记录和刺激活动。”

文章标题

A wireless millimetric magnetoelectric implant for the endovascular stimulation of peripheral nerves