你了解植入式医疗电子设备供电电源吗？

植入式医疗设备可分为被动式和主动式两种。大多数被动式的植入式医疗设备是非电子产品，如隐形眼镜、心脏支架、人造瓣膜、人造关节等组织结构装置。主动式的植人式设备如植入式心脏除颇器和心脏起搏器等各种激励系统，需要能量供给才能代替或提高某个器官的功能，或者治疗某种疾病。目前，植入式心脏除颇器和心脏起搏器这类装置维持着上百万心脏病患者的生命。其它激励系统也被用于治疗各式问题，如小便失禁以及慢性疼痛之类的疾病，深度脑激励设备也用于治疗诸如癫痛症、痉挛性震颇和帕金森综合症等疾病。

植入式医疗电子设备通常由两大部分组成，即体内植入部分和体外测控部分。体外部分的任务是人体信息的测量与控制，从而完成疾病的诊断和治疗。整个装置包括信息的获取、处理、存档、控制、指令、显示与记录功能。体外部分与一般的医学仪器相同，系统的特点主要集中在植入部分上，以及体内外信息和能量的交换上。植入式医疗电子设备需要能量供给才能工作，它的能量供给方式有植入式电池供电和外部电源供电两种方式。

1、植入式电池供电

使用植入式电池的重要原因是因为它的高可靠性。与许多消费电子产品不同，用于植入式医疗电子设备的电池是不能随意更换的。在植入式医疗电子设备密封之前，电池就牢固地固定在其内部。从这以后，在植入式医疗电子设备的侧试阶段、储存阶段以及植入人体之后，植入式电池就一直为设备供电。通常，我们可以确定电池的使用寿命。那么，作为植入式医疗电子设备组成部分的植入式电他就限定了植入式医疗电子设备的使用寿命。一般，植入式电池要工作(5~10)年。在此期间，植入式电池要具有极小的输出电压降，无任何不良的副作用。如果医学技术上的进步使得植入式医疗电子设备更换比较容易，那么就不再需要考虑电池自身的使用状况了，目前这只是一种理想的情况。

医生和患者都希望植入式医疗电子设备的体积尽可能小。一个植入式心脏起搏器体积大约20ml，植入式除颤器体积大约是心脏起搏器提及的（3~4)倍。不管是哪一种植入式医疗电子设备，几乎一半的体积是被内部电池占用了。因此，体积能量密度(能量体积比)或质量能量密度〔能量质量比)对于植入式电池的设计选择都是要重点考虑的参数。

为了避免尖锐的棱角可能损害周围的组织或者穿透皮肤，多数植入式医疗电子设备的形状为圆形或椭圈形，植入式电池的形状一般设计成圆形。电池的形状确定之后才能确定整个植入式医疗电子设备的几何尺寸。

2、外部电源供电

某些植入式医疗电子设备也可以用便携的外部电源供电，既可以通过直接的电气连接也可以通过无线射频连接。

这种供电方式是将一个由体外电池供电的射频振荡器的输出经射频功率放大器后加至体外初级射频感应线圈，该线圈贴在皮肤表面，植入系统的小型次级感应线圈则平行置于体表线圈之下，并从中感应出射频电压。该射频电压经整流、滤波、稳压后产生稳定的直流电压，或对体内充电电池充电，或直接供给体内电子电路工作。

为保证植入式医疗电子设备的高可靠性，采用外部电源供电方式时一般都有后备电池。外部装置的维护成本相对增加，另外由于无线射频引起的干扰和局部组织热效应也是不容忽视的问题。尽管如此，对于某些植入式医疗电子设备来说，采用外部电源供电方式仍是其最佳选择。

某些植入装置体积非常小，无法容纳电池。如人工耳蜗，它是需要手术植入替代内耳毛细胞发挥作用的一项电子装置。它的植入部分包括植入体和植入电极，体外部分包括麦克风、语言处理器、传输电缆、传感线圈，两部分配合使用。电源和数据都是通过发射射频范围内的电磁波进行传递。

另外一些植入装置如左心室辅助装置是一种应用于心脏外科的机械循环装置，它的主要作用是减轻左心室负荷，降低心肌耗氧量，提高舒张压改善冠状动脉灌注，以及提高心输出量。目前，LVAD在临床上主要用来帮助心脏手术病人脱离体外循环和作为过渡性心脏移植的桥梁。LVAD由电源、控制系统和泵组成，控制系统和电源是外置的，而泵既可以内置，也可外置。左心室辅助装置有电动的和气动的。一些电动式的LVAD装有植入式可充电电池，由外部电源为其充电。气动的LVAD通常体积很小，采用外部充电电池产生压缩空气。

采用外部电源供电方式能为植入式医疗电子设备连续提供高电能；利用无线射频连接，不但可以实现能量的传递，同时也可以对植入式医疗电子设备进行控制和查询；另外，植入式医疗电子设备的使用寿命和储存寿命也不再受电池的限制。

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