【《植入式医疗设备的发展综述》2900字】

植入式医疗设备的发展综述近年，人们生活水平日趋提高的同时也产生了一些负面问题。首先，人口老龄化问题日趋严重，特别是在我国，老龄人口已经远超国际老龄化标准，老龄人群在心血管疾病与骨科疾病中占有相当一部分比重，其次，心血管疾病占城市死亡人口数量的半数以上，城镇化进程飞速促进我国经济蓬勃发展的同时，高速的生活节奏也使人们逐渐染上不良的生活习惯，这些现象将导致对植入式医疗设备的需求量大大提高，对现代医学技术及医疗护理行业提出严峻的挑战。在过去的几十年，随着具有生物兼容性的材料与医疗技术的飞速发展，植入式医疗设备更多的出现在医疗保健行业或者是为某些功能失调甚至丧失的器官提供帮助。植入式医疗设备的常见分类主要是无源植入设备和有源植入设备，无源植入设备一般包括心血管植入物、关节替代物、血管支架以及人工器官等；有源植入设备一般包括心脏起搏器REF_Ref69821065\r\h[1]、神经刺激器REF_Ref69821111\r\h[2]、视网膜植入设备REF_Ref69821142\r\h[3]、生物传感器REF_Ref69821165\r\h[4]以及无线通信医疗系统REF_Ref69821173\r\h[5]等，如下图所示。（a）心脏起搏器（a）Cardiacpacemakers（c）视网膜植入设备（c）Retinalimplants（b）神经刺激器（b）Nervestimulationdevices（d）生物传感器（d）Biologicalsensor（e）无线通信医疗系统（e）Wirelesscommunicationhealthcaresystems图1.1常见植入式医疗设备Figure1.1Commonimplantablemedicaldevices为保证植入设备的安全稳定的运行，需要一个能持久稳定工作的电源。最早为植入式医疗设备供电的方法是进行皮肤穿透手术将电池植入体内实现供电，以植入式心脏起搏器为例，1932年美国胸外科医生阿尔伯特·海曼（AlbertHyman）博士设计了第一台由发条驱动的电脉冲发生器，该设备为第一台专门为心脏疾病而设计的人工心脏起搏器（ArtificialPacemaker），如图1.2（a）为海曼起搏器REF_Ref69821184\r\h[6]，海曼起搏器通过间歇地将电流输送到一系列旋转的导电极以实现对心脏起搏器的供电。为实现这个过程，将一根导线连接到针头组件上，然后将其穿过人体胸部皮肤以及胸内组织来提供通向心脏静脉的通道如图1.2（b），电线就会将电脉冲传送到心脏起搏器，以帮助维持正常的心跳。然而导线直接穿透皮肤极易使患者出现感染情况甚至危及生命REF_Ref69821191\r\h[7]。（a）Hyman起搏器（a）Hymanpacemaker（b）穿透胸部组织为起搏器供电（b）Penetratethechesttissuetopowerthepacemaker[21]。但目前该项技术研究尚未成熟，传输效率比较低，应用对象较少。综上所述，近场磁耦合谐振式无线电能传输技术相对更加成熟，在较短传输距离时表现优异，且该技术应用于小功率级别对象时更具优势，因此非常适合用于为植入式医疗设备无线供电，然而近场技术最大的缺点是传能系统的线圈组需要被固定在相对最佳位置，线圈组的偏移将导致传能系统的传输效率降低，具有空间局限性。针对上述问题，本文将以植入式心脏起搏器为研究对象，对无线电能传输系统电路进行抗偏移优化，提供详细的电路元件参数设计方案并搭建实验系统进行验证。此外植入式医疗设