【摘 要】
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电刺激迷走神经是研究神经调控的常用方式。它是用脉冲影响迷走神经的正常传导过程,从而调控生物体的正常生理活动和治疗因神经系统的紊乱造成的疾病。闭环迷走神经电刺激系统是指满足一定的生理状态或条件后再启动电刺激。目前闭环迷走神经电刺激系统已经广泛应用于癫痫、慢性疼痛、帕金森等慢性病。另外,低水平的迷走神经刺激（low level vagus nerve stimulation,LL-VNS）是指不降低窦
【基金项目】
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北京市自然科学基金（JQ20038）； 中国科学院战略性先导研究计划（XDA16021101）； 国家自然科学基金（T2125003,61875015,81971770）；
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电刺激迷走神经是研究神经调控的常用方式。它是用脉冲影响迷走神经的正常传导过程,从而调控生物体的正常生理活动和治疗因神经系统的紊乱造成的疾病。闭环迷走神经电刺激系统是指满足一定的生理状态或条件后再启动电刺激。目前闭环迷走神经电刺激系统已经广泛应用于癫痫、慢性疼痛、帕金森等慢性病。另外,低水平的迷走神经刺激（low level vagus nerve stimulation,LL-VNS）是指不降低窦性心率或者不引起房室传导阻滞的刺激强度。房颤（atrial fibrillation,AF）发生的机制是AF与自主神经系统重构的相互作用,形成恶性循环,使病情恶化。而LL-VNS可以抑制自主神经系统重构,防止恶性循环,因此是一种很有前景的AF治疗方法。但是现有的神经刺激器并不能实时满足LL-VNS的刺激参数,而且在器件的小型化、安全性和持久性方面仍有很多问题需要克服。针对这一问题,本文设计了基于复合式纳米发电机（hybrid nanogenerator,H-NG）的闭环自供电的LL-VNS系统并用于治疗AF,该系统利用智能手环监测患者的脉搏波,通过蓝牙传输信号至手机分析脉搏波形。基于此,患者可以实时监测自己的健康状态,并在发生AF时收到预警信号,从而患者可以按照自己的需求驱动HNG刺激迷走神经来达到治疗效果。本文的主要工作有以下几个方面:1.本文首先设计了植入式H-NG,该电刺激装置的优点是柔性、便携式、可长期工作、自供电和良好的生物相容性。2.为了避免长期LL-VNS的副作用,本文设计了闭环式自供电的LL-VNS系统,该系统可以在AF发生时,满足LL-VNS的刺激参数并提供长时程的治疗。这种方式既达到了患者的需求同时减少了神经刺激的其他合并症。3.本文通过动物实验研究了基于H-NG的低水平迷走神经刺激用于治疗AF的效果,研究表示LL-VNS降低了AF的持续时间和AF后的炎症水平,减轻了AF的病理变化。4.最后本文认为这种共生型生物电子装置有望用于更多慢性节律性疾病的管理和治疗。
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