基于反導策略的神經(jīng)信號阻斷實驗研究.pdf

1、中國每年新發(fā)腦卒中患者約200萬人，其中70～80％的腦卒中后遺癥患者因肢體癱瘓不能獨立生活。同時，我國兒童腦癱發(fā)病率約為出生人口1.4～4‰，全國有病例400～500萬人，并以每年增長約6萬名的速度遞增。兩種病癥的表現(xiàn)均為患者不同程度的肢體癱瘓。因此我國有千萬患者家庭正面臨“一人癱瘓，全家癱瘓”的危機，需要社會的共同關注與救援。癱瘓依照肌張力高低可分為弛緩性癱瘓和痙攣性癱瘓。針對弛緩性癱瘓，眾多研究機構(gòu)、成千上萬的研究者進行了長達近6

2、0年的研究，總結(jié)出了多種成熟的治療方法。本論文研究所在課題組也研制了微電子神經(jīng)橋/肌電橋來改善弛緩性癱瘓。然而痙攣性癱瘓尚主要依靠藥物治療、傳統(tǒng)中醫(yī)針灸治療、簡單物理治療及手術(shù)治療，不能安全可靠地解決患者痛苦。因此如何特異、安全地對痙攣性癱瘓進行診斷和治療已成為一個待解決的問題。
　　課題組在總結(jié)和驗證痙攣性癱瘓信息學病因的基礎上，從工程學角度提出了基于反導策略的神經(jīng)信號阻斷方法，即當檢測到神經(jīng)前端出現(xiàn)病態(tài)神經(jīng)信號時，及時在神經(jīng)傳

3、導通路上加阻斷信號，切斷病態(tài)神經(jīng)信號的傳導。本論文基于上述設想，進行了可行性驗證實驗。
　　本論文首先對課題組前期實驗進行補充，對仰臥蟾蜍軀干胸部電學特異性開展了研究，在確立了3條電信號傳遞系數(shù)極大值點連線，并為下一步動物實驗提供了經(jīng)驗借鑒。
　　接著，以離體的蟾蜍坐骨神經(jīng)腓腸肌為實驗對象，以前端刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號模擬病態(tài)神經(jīng)信號，選擇針狀電極作為阻斷電極進行阻斷實驗。實驗首先分別對加上行電流和加下行電流這兩種情況進行了阻斷

4、波形（鋸齒波）的設計，而后確定了阻斷雙電極間最佳距離為5mm，測量了最佳波形參數(shù)及其有效阻斷時間。最后對阻斷的損傷性進行測試。初步驗證了實驗的可行性。
　　然后，選擇自制鉤狀電極作為阻斷電極在離體蟾蜍坐骨神經(jīng)腓腸肌上進行實驗，選擇上行電流的阻斷信號以滿足基于反導策略阻斷神經(jīng)信號的實時性。首先確定了阻斷雙電極間的最佳阻斷距離，依然為5mm，而后對最佳阻斷波形參數(shù)進行測量，并與使用針狀電極時最佳阻斷參數(shù)進行比較，結(jié)果表明鉤狀電極下阻斷

5、參數(shù)更加穩(wěn)定。實驗發(fā)現(xiàn)前端刺激和阻斷電極之間的距離分別為1.5與3.0cm時，所需傳導時間約為0.7與1.1ms，為反導策略中從前端病態(tài)信號檢測到產(chǎn)生阻斷信號這一過程的反應時間提供了電路設計依據(jù)。最后對最佳阻斷脈沖波形的寬度及阻斷的損傷性進行了測定，并討論了完全阻斷與部分阻斷的條件，進一步驗證了實驗的可行性。
　　最后通過采集分析痙攣患者肢體表面肌電信號，與已經(jīng)測得的最佳阻斷信號參數(shù)進行對比分析，可知單獨肌電信號時限在有效阻斷有效