基于反導(dǎo)策略的神經(jīng)信號(hào)阻斷實(shí)驗(yàn)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(dú)立生活。同時(shí)，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(jī)，需要社會(huì)的共同關(guān)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(duì)弛緩性癱瘓，眾多研究機(jī)構(gòu)、成千上萬的研究者進(jìn)行了長達(dá)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(duì)痙攣性癱瘓進(jìn)行診斷和治療已成為一個(gè)待解決的問題。
　　課題組在總結(jié)和驗(yàn)證痙攣性癱瘓信息學(xué)病因的基礎(chǔ)上，從工程學(xué)角度提出了基于反導(dǎo)策略的神經(jīng)信號(hào)阻斷方法，即當(dāng)檢測(cè)到神經(jīng)前端出現(xiàn)病態(tài)神經(jīng)信號(hào)時(shí)，及時(shí)在神經(jīng)傳

3、導(dǎo)通路上加阻斷信號(hào)，切斷病態(tài)神經(jīng)信號(hào)的傳導(dǎo)。本論文基于上述設(shè)想，進(jìn)行了可行性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
　　本論文首先對(duì)課題組前期實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)仰臥蟾蜍軀干胸部電學(xué)特異性開展了研究，在確立了3條電信號(hào)傳遞系數(shù)極大值點(diǎn)連線，并為下一步動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。
　　接著，以離體的蟾蜍坐骨神經(jīng)腓腸肌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以前端刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號(hào)模擬病態(tài)神經(jīng)信號(hào)，選擇針狀電極作為阻斷電極進(jìn)行阻斷實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)首先分別對(duì)加上行電流和加下行電流這兩種情況進(jìn)行了阻斷

4、波形（鋸齒波）的設(shè)計(jì)，而后確定了阻斷雙電極間最佳距離為5mm，測(cè)量了最佳波形參數(shù)及其有效阻斷時(shí)間。最后對(duì)阻斷的損傷性進(jìn)行測(cè)試。初步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選擇上行電流的阻斷信號(hào)以滿足基于反導(dǎo)策略阻斷神經(jīng)信號(hào)的實(shí)時(shí)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(duì)最佳阻斷波形參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并與使用針狀電極時(shí)最佳阻斷參數(shù)進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)，所需傳導(dǎo)時(shí)間約為0.7與1.1ms，為反導(dǎo)策略中從前端病態(tài)信號(hào)檢測(cè)到產(chǎn)生阻斷信號(hào)這一過程的反應(yīng)時(shí)間提供了電路設(shè)計(jì)依據(jù)。最后對(duì)最佳阻斷脈沖波形的寬度及阻斷的損傷性進(jìn)行了測(cè)定，并討論了完全阻斷與部分阻斷的條件，進(jìn)一步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)的可行性。
　　最后通過采集分析痙攣患者肢體表面肌電信號(hào)，與已經(jīng)測(cè)得的最佳阻斷信號(hào)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，可知單獨(dú)肌電信號(hào)時(shí)限在有效阻斷有效