基于仿真模型的視網(wǎng)膜上電刺激虛擬通道研究.pdf

1、視網(wǎng)膜假體是當前視覺修復研究領(lǐng)域的一個熱門研究方向，其通過植入電極刺激患者功能殘存的視覺傳導通路，使患者產(chǎn)生視覺感受。當前視覺假體由于電極數(shù)量少，只能產(chǎn)生低分辨率的假體視覺感受，假體植入者難以識別復雜物體。虛擬通道是增加視覺感受分辨率的一種有效手段。本研究提出一種新型的包含圓盤電極以及圓環(huán)電極的復合形狀電極陣列，通過建模仿真計算證實該電極陣列可通過刺激相鄰電極產(chǎn)生虛擬通道，進而增加視網(wǎng)膜假體可產(chǎn)生的光幻視點數(shù)量，提高假體視覺分辨率。具體

2、研究方法為：首先基于多物理場仿真軟件（COMSOL）建立視網(wǎng)膜上電刺激模型，計算不同電刺激條件下視網(wǎng)膜內(nèi)的電場空間分布情況，尋找虛擬通道的產(chǎn)生條件。繼而設(shè)計一種包含圓盤電極與圓環(huán)電極的復合電極陣列。其次基于神經(jīng)元仿真軟件（NEURON）建立不同類型的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞模型，研究各類型神經(jīng)節(jié)細胞的電刺激響應，繼而建立黃斑區(qū)多神經(jīng)節(jié)細胞模型。最后將多物理場仿真軟件與神經(jīng)元仿真軟件相結(jié)合，將 COMSOL計算的電刺激空間電場導入 NEURON中

3、，研究神經(jīng)節(jié)細胞在不同電刺激下的興奮響應情況。
　　通過仿真研究發(fā)現(xiàn)，同時刺激復合電極的圓盤電極可在電極上方視網(wǎng)膜內(nèi)產(chǎn)生較為匯聚的神經(jīng)節(jié)細胞興奮區(qū)域，同時刺激相鄰復合電極的圓環(huán)電極可在電極之間的視網(wǎng)膜區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)興奮的神經(jīng)節(jié)細胞。此外，本研究通過改變回收電極配置方式，使用偽單極刺激，降低相鄰電極之間的相互干擾，提高電極電刺激的聚焦性。最后，本論文基于人眼的視覺殘留機制，提出了一種分時刺激策略。分時刺激圓盤電極與圓環(huán)電極，通過短時交替