26297

مدلسازي و كاهش اثر امواج خارجي روي محرك‌هاي عصبي كاشته شده در بدن به روش‌هاي خط انتقالي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق

1397-1400

1400/11/30

دكتر مجيد طيراني

مهندسي برق

با توجه به پيشرفت‌هاي گسترده در تكنولوژي‌هاي نوين، تحولات عظيمي در ابزارهاي پزشكي، براي كنترل و درمان بيماري‌ها رخ داده است. يكي از اين ابزارهاي پزشكي گروه محرك‌هاي عصبي و مغزي هستند كه انواع مختلفي دارند. در اين پژوهش ما به بررسي محرك عصبي واگوس (Vagus Nerve Stimulation) مي‌پردازيم كه در ناحيه قفسه سينه ايمپلنت شده و هنگام بروز حمله‌ي تشنج در افراد مبتلا به صرع، با ارسال پالس اين حملات را كنترل مي‌كند. اين محرك از سه قسمت پالس ژنراتور، ليد و پروب يا نوك ليد تشكيل شده و اساس عملكرد آن بر پايه تحريك عصب است. هدف ما در اين پژوهش بررسي تاثير امواج خارجي روي عملكرد VNS مي‌باشد. مثلا افرادي كه در بدن خود محرك عصبي كاشته شده دارند، هنگامي كه با موبايل صحبت مي‌كنند، همان طور كه گوشي موبايل سيگنال دريافت مي‌كند، توان ارسالي به دستگاه كاشته شده هم مي‌رسد. از طرفي اين بيماران نمي‌توانند در محيط‌هاي مغناطيسي قرار بگيرند مثلا نمي‌توانند از تصويربرداري تشديد مغناطيسي (MRI) استفاده كنند. زيرا ممكن است بر اثر ميدان ايجاد شده، اين قطعات در بدن جا به جا شوند و خطر مرگ را در پي داشته باشد. در نتيجه براي اينكه در عملكرد اين محرك‌ها اختلال ايجاد نشود، بايد اثر امواج خارجي را كاهش دهيم. بنابراين روش‌هايي را مبني بر تئوري خط انتقال براي كاهش اين كوپلاژ بررسي مي‌كنيم. در ابتدا ما يك محرك عصبي در معرض ميدان‌هاي خارجي را كه از سه قسمت پالس ژنراتور، ليد و پروب يا نوك ليد تشكيل شده، توسط تئوري خط انتقال مدل مي‌كنيم. سپس به بررسي ميزان كوپلاژ يا القاي ناشي از قرار گيري محرك عصبي در معرض امواج با فركانس‌هاي مختلف مي‌پردازيم. در انتها روش‌هايي مبني بر تئوري خط انتقال ارائه مي‌دهيم تا با ايجاد تغييراتي در ساختار ليد محرك عصبي كه به صورت كابل كواكسيال فرض شده، مقدار كوپلاژ ناشي از امواج خارجي روي VNS كاهش پيدا كند.

1401/01/17

Modeling and reducing the effect of external waves on nerve stimulators implanted in the body by transmission line methods

2/19/2023 12:00:00 AM

According to the great improvement in technology, changes have been taking place in medical devices for the control and treatment of diseases. One of these great progress is in the field of nerve and brain stimulators, which have different types. In this study, we investigated the Vagus Nerve Stimulation, which is implanted in the chest area and controls epilepsy by sending a pulse during the seizure. This stimulator consists of three parts: a pulse generator, a lead and a probe or lead tip, and its operation is based on nerve stimulation. Our purpose in this study is to investigate the effect of external waves on VNS performance. For example, people who have an Implanted Medical Device (IMD) in their body, when talking on a cell phone, as the cell phone receives the signal, so does the power sent to the implanted device. On the other hand, these patients can’t be exposed to magnetic environments. For example, they can’t use Magnetic Resonance Imaging (MRI). Due to induced voltages and fields created in the human body and in the implanted leads, these devices may move in body and pose a risk of death. Therefore, in order not to disrupt the function of these stimulators, we must reduce the effect of external waves. Thus, we consider methods based on transmission line theory to reduce this coupling. First, we model a neurostimulator exposed to external fields, consisting of a pulse generator, lead, and probe, by transmission line theory. Then we examine the induction due to exposure of the nerve stimulator to waves with different frequencies. Finally, we present methods based on transmission line theory to reduce the coupling caused by external waves on the VNS by changing the structure of the nerve stimulator's lead, which is modelled as a coaxial cable.

محرك‌هاي عصبي، , محرك عصب واگوس , خط انتقال , اثر امواج

Nerve stimulators , VNS , Transmission Line , waves effect

zahra bakhshi

majid tayarani