由于脊柱拉傷，病人的排尿功能喪失，平時(shí)不得不在體內(nèi)保留導(dǎo)尿管排尿。但這種方法經(jīng)常引起尿路感染和膀胱結(jié)石。如果累及腎臟，甚至?xí)＜安∪松?。電子膀胱刺激器就是為了解決下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元較差的患者的排尿功能而設(shè)計(jì)的。此刺激器包括發(fā)射機(jī)和接收器兩部分，其方框圖如圖72-1所示。發(fā)射機(jī)置于體外部，它所發(fā)射的是1MHz載頻的脈沖調(diào)制信號(hào)。接收器為一無源網(wǎng)絡(luò)，用醫(yī)用硅橡膠全部密封，永久性地埋藏在人體內(nèi)。其輸出端導(dǎo)線和電極與膀胱壁相連。當(dāng)發(fā)射機(jī)工作時(shí)，接收器輸出的低頻脈沖刺激膀胱壁上的逼尿肌，使之收縮，從而達(dá)到排泄小便的目的。經(jīng)過多次動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，證明效果良好。
電子膀胱刺激器實(shí)際上是一個(gè)無線電能量傳送器。它的發(fā)射機(jī)要求是：①有足夠的工作距離(大于2.5cm)；②有足夠的功率輸出。由于受到重量、體積的限制，又由于接收機(jī)是一個(gè)無源網(wǎng)絡(luò)，因此這種刺激器與一般無線電發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的要求不同而有其一定的特殊性。
圖72-2(a)為該刺激器電路原理圖(發(fā)射機(jī)部分)。其中TV1和TV2組成多諧振蕩器，其脈沖頻率為60Hz，脈沖寬度為1ms。VT3為正弦波振蕩器，其頻率為1MHz。多諧振蕩器的低頻脈沖通過VD1對(duì)1MHz的正弦波進(jìn)行脈沖調(diào)制。VT1～VT3均為3DG6型管；VT4采用3DG12型管；VT5采用3DD2型管，VT6采用3DD15型管。VD1采用2AP9型管；VD2、VD3均采用2CK10型管。
圖72-1
圖72-2(a)
圖72-2(b)
被調(diào)制的信號(hào)通過VT4和VT5的推動(dòng)放大以及VT6的功率放大，最后被發(fā)射出去。在接收機(jī)部分如圖72-2(b)，其中，L及C1*組成諧振回路，VD1*～VD4*為橋式檢波器，R1*、R2*、C2*、C3*組成隔直網(wǎng)絡(luò)。發(fā)射機(jī)中的C13、L2與接收機(jī)中的L、C1*組成兩個(gè)諧振回路，其諧振頻率均為1MHz。
在圖72-2(a)中，線圈L1用Φ0.1mm漆包線在Φ10mm、長(zhǎng)15mm的絕緣管上繞200匝，分5段均繞。L2用Φ1.5mm漆包線繞12匝，外徑42mm。L用1.5mm漆包線繞9匝，外徑47mm。高頻變壓器T1和T2分別用Φ0.2mm漆包線繞初級(jí)40匝，Φ0.6mm漆包線繞次級(jí)10匝；磁環(huán)為Φ13×Φ8×8(NX-100)。CD1和CD2為兩只24V鎳鎘蓄電池。
圖72-2(a)中R11及C17為儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò)。在功率放大器間隙工作時(shí)間內(nèi)，電源通過電阻R11向電容器C17充電。當(dāng)電容器上的電壓上升至電源電壓時(shí)，功放級(jí)開始短時(shí)工作。電容器放電，功放級(jí)消耗的電能由電容器負(fù)擔(dān)。該刺激器取R11為250Ω，C17取2000μF。因此，應(yīng)用儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò)，減少了功率放大器的能量消耗。
電子膀胱刺激器的作用對(duì)象是膀胱，其接收機(jī)所接收到的信號(hào)電流通過檢波由引線、電極作用于膀胱壁上的逼尿肌，整個(gè)膀胱相當(dāng)于此接收機(jī)的負(fù)載。此刺激器的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)與膀胱之間的連接如圖72-3所示。
圖72-3
當(dāng)膀胱處于低頻脈沖作用下時(shí)，膀胱主要呈現(xiàn)為純電阻RH。RH的大小完全取決于膀胱外壁電解質(zhì)濃度及機(jī)體本身的電阻。大量實(shí)測(cè)表明：膀胱的等效電阻不僅因人而異，而且因電極位置不同也可能有較大變動(dòng)，電極應(yīng)埋藏在膀胱的頂部，兩極間距為2mm，造成膀胱大面積收縮。若放在三角區(qū)則引起膀胱頸部過早地收縮或呈葫蘆樣收縮，而不能排尿。等效電阻的變動(dòng)范圍可達(dá)50～200Ω。
人體膀胱是一個(gè)低阻抗負(fù)載，要在它上面建立足夠的電壓必須考慮發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和機(jī)體之間阻抗的匹配和功率的傳遞。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)工作脈沖的最大值為20～30V即最大瞬時(shí)功率PH為8～18W時(shí)，才能使膀胱壁上的逼尿肌收縮。
因?yàn)榘螂淄獗诤碗姌O之間存在接觸電阻，其數(shù)值大致為2～5Ω，所以當(dāng)電流通過時(shí)，它們之間的接觸面上必須產(chǎn)生熱量。如果熱量積聚到一定程度，接觸面上的肌肉就會(huì)出現(xiàn)灼傷，甚至發(fā)生組織壞死。由實(shí)驗(yàn)得知，由于膀胱外壁，0.5～0.1W/cm的功率密度是一個(gè)臨界區(qū)域。為了把功率密度限制在安全區(qū)域內(nèi)，應(yīng)采用4對(duì)電極，直徑為6mm，埋藏在膀胱的肌層和漿液層之間，這就提供了大面積的低電阻刺激面。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中沒有發(fā)現(xiàn)動(dòng)物的膀胱有明顯灼傷現(xiàn)象。
人的排尿生理作用受兩個(gè)神經(jīng)中樞的控制。比較重要的神經(jīng)中樞位于腰椎2、3、4之中；另一個(gè)次要的神經(jīng)中樞位于大腦。有些患者雖然上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)已損害，而膀胱的脊髓中樞并未被破壞，傷后數(shù)周或數(shù)月可建立“自動(dòng)反射膀胱”而排尿，所以此裝置只適用于下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)無灼傷的患者。
