[发明专利]用于表征表面和次表面生物医学结构和状况的分布式外部和内部无线传感器系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年8月17日提交的美国临时申请序列号61/234,494、2009年8月17日提交的美国临时申请序列号61/234,506、2009年8月17日提交的美国临时申请序列号61/234,524的优先权，上述每个申请均通过参考其整体而援引在此。

关于联邦政府资助的科研或开发的声明

不适用

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不适用

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技术领域

本发明一般地涉及感测系统，并且更具体地，涉及用于慢性病治疗和监测的无线感测系统。

背景技术

表征组织和器官结构对于诊断和治疗疾病来说越来越重要。例如，组织和器官结构的生物电阻抗表征已经展示出显著的能力范围：从通过检测表皮下湿度以表征组织创伤特性到展示胃部功能。

其中诊断表征逐渐重要的另一治疗领域与整形和牙移植有关。例如，全髋置换术造成正常股骨中的生物力学变化，包括压力的重分配和集中。股骨中的这些力学变化造成影响该骨头的几何和力学特性的局部重塑和再吸收。从长远来看，使用这种植体将在该结构/关节上形成相当大的压力/摩擦力/张力，并因此提高了磨损或骨折或有问题的结构变化发生的风险。现今的发现表明大量发现展示出磨损会造成严重的问题，包括磨损形成的微粒物质会产生毒性反应，它可能对病人的健康造成严重影响。植入失败包括松动和脱位、力学松动、磨损和腐蚀以及感染。结果，每年都要进行超过50,000例髋关节植体的更换，即，修正手术，平均要花费超过50,000美元，仅仅修正手术每年总共就要花费25亿美元。

愈发年轻的病人比期望的更少依从，这归因于事实上他们能够在受损的关节处失去痛觉。此外，关节手术的改良导致这些病人对于他们使用那些关节的能力感觉更好并因此对那些关节施加张力。因此，依从性是一个具有挑战性的课题。此外，当前缺乏关于使用这些假体几十年的信息，因为过去做过此种手术的病人带着这些假体仅存活了非常短的时间，而它们在老年人中更常见。

问题的一个起因是没有对准，这是由手术不当造成的。这种没有对准的情况能够导致更大量的摩擦并且甚至能够导致与骨头的不当互动。当金属对金属或金属对塑料的摩擦或刮擦时造成氧化铝陶瓷下层暴露时发生毒性释放，并导致在身体内部释放铝碎片。由于所使用的材料，这种冲击故障能够导致中毒。

另一个受关注的领域是慢性阻塞性肺病(COPD)，是一种进行性和衰竭性疾病，仅在美国就有1千万至2千4百万成人感染此病，并且预期在下个十年中会成为世界范围内第三最常见的导致死亡的病因[1，2]。一种治疗技术，经支气管镜肺减容术(BLVR)，包括放置一种支气管镜类装置以阻塞对着最为肿胀、肺气肿的肺的气道。其基本原理是支气管阻塞可能促进塌陷、肺与胸壁之间压力关系的提升、或者有利地改变剩余肺的肺弹回以促进呼气气流。现在正在进行不同BLVR系统的临床试验，每个系统都具有不同的作用机理。支气管单向阀门系统，它们被放在邻近的(肺叶，肺段)气道中，并被设计为允许呼出空气同时在吸气时防止空气进入目标区域。该气道旁路系统包括在中央气道和已损坏、高度肿胀的肺的目标区域之间创建一个分流。在开窗术中，放置一个紫杉醇洗脱支架以在该气道和邻近的肺部组织之间扩张并保持该新的通道。该开窗术帮助肺部放空，减少功能残气量(FRC)同时不会改变肺本身的弹性。最后，生物密封剂/重塑系统在肺泡等级起作用以对组织产生永久破坏[14]。一种物质被支气管镜地引入并在目标点远侧聚合以在几周时间内制造塌陷并重塑肺。

经历经支气管镜肺减容术(BLVR)的典型病人必须严密跟随常规监督回访，以记录下肺功能的变化并监测并发症的发生。这些监督回访可能并不会反映实时(包括休息和劳累时)发生的肺功能的变化。