基于STM32的椎弓根阻抗测量设备设计-AET-电子技术应用

基于STM32的椎弓根阻抗测量设备设计

集成电路应用

于浩文1，耿芳2，李强1

1.上海理工大学机械工程学院；2.美敦力［上海］有限公司

摘要： 为减小进行椎弓根置钉手术时穿破椎壁破坏神经组织的风险，该文提出了一种基于低功耗STM32微控制器、低功耗生物阻抗芯片模拟前端及定制电极针的椎弓根阻抗测量设备。凭借低功耗STM32与生物阻抗芯片的高分辨率、低噪声优势，设备实现小型化集成与低功耗运行，满足手术时的长期稳定检测需求。该设计采用不同频率测量组织阻抗，探究频率对设备阻抗测量的影响，提升了测量数据可靠性。

关键词： 椎弓根 STM32 电路设计生物阻抗集成电路应用

中图分类号：TP368.1；TH781文献标识码：ADOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2026.08.009
中文引用格式：于浩文，耿芳，李强. 基于STM32的椎弓根阻抗测量设备设计［J］.集成电路应用，2026，43（8）：46-51.
英文引用格式：Yu Haowen,Geng Fang,Li Qiang. Design of pedicle impedance measurement device based on STM32［J］.Application of IC，2026，43（8）：46-51.

Design of pedicle impedance measurement device based on STM32

Yu Haowen1,Geng Fang2,Li Qiang1

1.School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology; 2.Medtronic ［Shanghai］ Co., Ltd.

Abstract： This paper presents a pedicle impedance measurement system based on a low-power STM32 microcontroller, a low-power bio-impedance analog front-end chip, and a custom electrode needle, aiming at mitigating the risk of nerve injury caused by vertebral wall perforation during pedicle screw placement surgery. Leveraging the advantages of the low-power STM32 and the high-resolution, low-noise characteristics of the bio-impedance chip, the device achieves compact integration and low-power operation, ensuring long-term stable detection during surgery. Tissue impedance is measured at different frequencies to investigate the effect of excitation frequency on the device’s impedance measurements, thereby improving data reliability.

Key words : pedicle；STM32；circuit design；bio-impedance

引言

本文采用低功耗STM32与低功耗生物阻抗测量芯片搭建一套椎弓根阻抗测量系统，实现了通过阻抗数值对不同组织进行区分。系统设计了声光报警电路，在后续明确组织的阻抗值后，设置报警阈值以区分不同组织，以减小术中穿破椎弓根的风险。完成设备的硬件与软件的开发调试后，利用生物阻抗测量芯片产生不同激励频率，并探究频率对生物组织阻抗的影响。

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作者信息：

于浩文1，耿芳2，李强1

(1.上海理工大学机械工程学院，上海200093；

2.美敦力［上海］有限公司，上海201100)

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