大鼠硬膜外脊髓電刺激的仿真研究.pdf

1、硬膜外脊髓電刺激（Epidural Spinal Cord Stimulation，ESCS）通過在脊髓的硬膜外腔植入刺激電極，然后采用一定寬度的刺激脈沖以激活相關(guān)的神經(jīng)纖維，進而達到治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的目的。相關(guān)研究表明，ESCS在慢性頑固性疼痛的抑制和脊髓損傷后運動功能的恢復(fù)上具有明顯的療效，但該療法中基本的神經(jīng)機制和刺激方案的制定仍需通過動物實驗和計算機仿真進行研究和確定。論文根據(jù)大鼠脊髓的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和尼氏染色圖片，構(gòu)建大鼠脊髓腰骶

2、段的三維幾何模型，采用COMSOL Multiphysics軟件設(shè)置脊髓各組織的電導(dǎo)率和模型的邊界條件，求解大鼠脊神經(jīng)的胞外電勢分布；根據(jù)神經(jīng)電生理學(xué)的基本原理，采用NEURON建立神經(jīng)元雙電纜模型，將大鼠脊神經(jīng)的胞外電勢導(dǎo)入后，計算該神經(jīng)纖維的激活閾值。
　　論文采用有限元方法，仿真單極刺激條件下大鼠脊髓組織內(nèi)的電場分布，確定不同位置背根、腹根纖維和不同深度背柱纖維的激活閾值在不同刺激參數(shù)作用下的變化規(guī)律，分析了纖維位置和刺激脈

3、寬對神經(jīng)纖維激活閾值的影響，以及電極極性和脊髓節(jié)段對神經(jīng)纖維動作電位傳導(dǎo)的影響。仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)距電極最近的背根纖維具有最低的激活閾值為0.41 V，電極正下方的淺層背柱纖維的激活閾值次之為0.47 V，而激活閾值相對最高的神經(jīng)纖維是腹根纖維為0.78 V；隨著刺激脈寬的不斷增加，背柱纖維的激活閾值逐漸減小，且不同深度背柱纖維激活閾值之間的差距也逐漸減小，而其激活閾值減小的幅度卻逐漸變小；輸出刺激相脈沖的電極觸點的位置對神經(jīng)纖維動作電位傳導(dǎo)