闭环植入式神经刺激器的现状与发展趋势

闭环植入式神经刺激器能根据患者生理信号的变化自适应地调整刺激参数的特性,使其成为研究的热点,患者的临床需求推动其设计开发的进展。介绍3种闭环植入式神经刺激器的作用机制和刺激参数评估的理论研究以及临床应用现状,这3种闭环植入式神经刺激器分别为代表中枢神经、外周神经及脊髓神经的脑刺激器,迷走神经刺激器以及脊髓神经刺激器。概括分析闭环植入式神经刺激器研究应用中未解决的问题和发展趋势,即闭环植入式神经刺激器的作用机制仍需要深入研究,刺激参数评估的有效性需要进一步提高,应用于临床的系统有待继续完善。     

图形视网膜电图(PERG)的记录和分析系统

图形视网膜电图(PERG)是一个新的研究领域。本文描述了自行研制的PERG的记录和分析系统的基本结构,它包括视觉图形刺激器和微机系统。图形刺激器能产生不同空间频率、时间频率、对比度和亮度的棋盘格图形;微机处理系统进行数据的平均、FFT分析和存储。记录电极采用试制的银箔电极,代替了通常的角膜电极。应用这一系统对正常PERG和病理条件下PERG进行了分析研究,表明它能满足PERG研究的需要。     

神经接口技术研究进展

神经接口研究是涉及神经生理学、计算科学、微电子技术等学科的交叉科学,在康复工程等领域具有重要研究价值,近年来发展迅猛。本文介绍神经接口系统的概念和研究意义,阐述了输入型(如人工耳蜗、视觉神经假体、触觉刺激器及深部脑刺激器等)与输出型两类神经接口系统应用,介绍了相关的动物实验,并讨论了神经接口技术的发展现状及发展趋势。     

微机控制的心脏刺激器

电刺激器是电生理诊断和研究中不可缺少的工具。在心律失常的常规诊断和治疗及在心律失常机理的研究中,刺激器电脉冲的发放方式具有重要的意义。微处理机的介入可以使得各种复杂的刺激脉冲序列完全用软件控制。本文介绍了一种用BBC-B型微处理机控制的生理刺激器,本系统的主要特点是:(1)引入了复用控制信号流程的概念,使得感知和起搏可用同一导管来完成;(2)采用数字衰减和拨轮开关使刺激脉冲的幅度和宽度的控制更为精确,且具有很好的重复性;(3)全软件设计使得系统可以方便地升级且使用方便。     

视觉假体神经刺激器的发展现状和挑战

老年黄斑变性(AMD)和视网膜色素变性(RP)是不可治愈性视网膜疾病致盲的主要原因。针对这两种致盲疾病,研发视觉假体使盲人重见光明已经成为当前科学领域的研究热点之一。而视觉假体刺激器作为视觉假体的关键模块,对传导人工视觉编码信息、获取有效的视觉诱发具有重要的作用。本文首先介绍了多个国际知名视觉假体神经刺激器的设计方案,分析了它们的优缺点。在此基础上,我们着重论述了视觉假体神经刺激器所面临的挑战及未来的发展趋势,包括视觉假体神经刺激器的灵活性设计、低功耗设计和无线数据和能量传输设计。     

神经刺激器在腰丛-坐骨神经联合阻滞的下肢手术中作用

目的观察神经刺激器定位腰丛-坐骨神经联合阻滞行下肢手术的麻醉效果。方法选择下肢手术患者20例,其中男性12例,女性8例;年龄18～76岁;美国麻醉医师协会(ASA)Ⅰ～Ⅲ级。使用神经刺激器定位腰丛-坐骨神经,并施行麻醉,观察和记录麻醉起效时间、麻醉效果和术后镇痛持续时间,观察不良反应。结果20例中18例神经阻滞效果满意(优),2例效果稍差(良)。麻醉前、麻醉后及术后收缩压(SBP)、舒张压(DBP)及心率(HR)差异无统计学意义(P0.05)。术中及术后随访未见不良反应发生。结论神经刺激器定位腰丛-坐骨神经联合阻滞行下肢手术时麻醉效果满意,并发症少。     

大鼠遥控导航及其行为训练系统的研究

本研究开发了一套大鼠遥控导航及行为训练系统,通过无线微刺激器刺激大鼠特定脑区,实现对动物运动行为的控制。系统的主要部分有:集成的PC机控制程序(包括通讯、参数设置和数据文件管理等功能)、采用蓝牙模块制作的发射器和接收器、基于C8051微处理器控制的刺激器、无线摄像系统,用于压杆实验的操作箱和用于行为训练的八臂迷宫。刺激器有恒压或恒流两种工作模式,具有幅值可调的特性,可以方便地设置刺激参数以适应不同的训练目的。系统经过了多种行为学实验的测试:监视和记录大鼠在操作箱的压杆过程、控制大鼠走八臂迷宫、以及遥控引导大鼠按三维障碍路线行走。测试结果表明该系统工作稳定,产生的刺激信号可以有效地控制大鼠不同的转向行为。此外,对大鼠的训练结果表明作用于大鼠体感皮层桶状区(Barrel Field,BF)的刺激可给予大鼠"虚拟的"提示,该提示刺激与内侧前脑束的奖赏刺激联合作用可以训练并引导大鼠完成不同的转向动作。     

用于截瘫病人助行的便携式和实验室用电刺激系统的研制与应用

带微机的电子刺激器已成为功能性神经肌肉刺激(FNS)的基本工具。临床上有实用价值的FNS助行系统必须能提供较完善的和广泛的适用性功能以满足或替代病人所丧失的控制能力。本文介绍了两种新的功能性神经肌肉刺激(FNS)系统,它们可用于瘫痪病人的助行装置。这两种系统是:便携式和实验室用(非便携式),与以往的类似装置相比,该系统具有许多显著的优点:它具有记忆、扩充能力和与其它系统联机的接口功能。它的另一个特点是能方便地进行可编程序操作。实验室用刺     

用于动物实验的植入式神经刺激器

很多科学研究和临床应用的植入式刺激器,如心脏起搏器、骨骼肌肉刺激器等近年来得到了很大的发展。在神经科学研究中,对象通常为小型实验室动物,故对植入式刺激器的设计有特殊的要求。用于实验的植入式神经刺激器的设计要求刺激源在最大程度上满足植入式装置的需要,如尺寸小、可靠性高、安全和易于使用。笔者考虑了上述基本问题并提出了两种类型的刺激装置。由于电刺激仅能通过小电极和     

肢体近端肌肉记录MEP在上运动神经元病变中的应用

磁刺激运动诱发电位 (ＭＥＰ)是应用磁刺激器经皮刺激大脑皮层运动区、神经根及周围神经 ,在相应的肌肉上记录到的复合肌肉动作电位的方法。我们选择多发性硬化 (ＭＳ)和运动神经病 (ＭＮＤ)这两种疾病进行ＭＥＰ测定 ,以观察锥体束的功能状态。病例为 1993年 12月～ 1995年 2月北京协和医院门诊及病房收治的ＭＳ和ＭＮＤ患者 2 0例 ,现将ＭＥＰ的结果报告如下。1　资料和方法使用仪器 :磁刺激器 :丹迪公司生产的Ｍｇ2磁刺激器 ,磁刺激最大输出的磁场强度为 2 3Ｔ。肌电图诱发电位仪 :丹迪公司的ＣａｎｔａｔａⅡ型肌电图诱发电位仪 ,滤波…     

面向动物机器人的柔性埋入式神经刺激器研制EI北大核心

神经刺激器是动物机器人的核心组成部分,尽管动物机器人的控制效果受到多种因素的影响,但神经刺激器的性能对动物机器人的调控效果具有决定性作用。面向动物机器人,利用柔性印制电路板技术研制了埋入式神经刺激器,不仅实现了刺激器通过控制信号产生参数可调的双相电流脉冲,而且对其携带方式、材料以及尺寸等方面也进行了优化,克服了传统背负式以及头插式神经刺激器存在的隐蔽性差且易感染的缺点。刺激器的静态、离体及在体性能测试结果表明,该刺激器不仅具有精确的脉冲波形输出能力,而且重量轻、体积小,在实验室和室外空间环境中均具有良好的在体工作性能。该项研究对于动物机器人的应用具有较高现实意义。     

测定人体锥体束传导功能的电子刺激器及其应用

Morton和Merton(1980 )利用高电压、短脉冲、低输出阻抗的原理 ,制造了一种经头皮刺激人体大脑皮质运动区的电子刺激器 ,成功地测定了正常人锥体传导时间 (CCT) ,以此为基础对患有中枢运动系统疾病的患者进行了CCT的测定 ,发现患者的CCT与正常人的CCT之间有显著差别。据此 ,本研究室研制出一种测定人体锥体路传导时间的电子刺激器 ,该电子刺激器具有高电压 (5 0 0～ 15 0 0V) ,短脉冲 (5 0～ 2 0 0ms) ,低输出阻抗的特点。1　 材料和方法电子刺激器主要由电源 ,自激多谐振荡器放大电路 ,升压变压器 ,倍压整流电路及刺激激输出控制电…     

鲤鱼机器人无线遥控系统设计与应用

为解决有线控制时导线对水生动物机器人缠绕和运动束缚问题,设计一种鲤鱼机器人脑电刺激无线遥控系统。其中,系统硬件包括无线通信模块、电刺激信号生成模块、电源模块,系统软件包括串口通信设置、运动模式选择。将脑电极植入后在颅腔表面进行防水封固,将无线电刺激器放入防水包内搭载于鲤鱼机器人上,利用上位机远程控制无线电刺激器,令电刺激器发射信号通过电极刺激脑运动区,控制鲤鱼机器人运动。将鲤鱼机器人(n=10)置于水迷宫进行水下实验,结果显示该系统可以控制鲤鱼机器人的前进、左转向和右转向运动,成功率分别为60%、70%、80%,表明所设计系统及应用方法对鲤鱼机器人水下无线控制均是有效且可行的。     

数字信号处理器在脑-机接口系统中的应用

本文研究数字信号处理器(DSP)在基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口系统中的应用,同时详细介绍了系统的构成及各部分的设计与实现方法,并展示了初步的实验结果.本系统主要由刺激器、模拟放大电路、DSP核心电路和控制外设的红外发射电路组成.所选用的都是低功耗、高速的芯片,以满足实用性和实时性的要求.软件部分采用汇编语言编程,主要包括控制信号采集、50Hz陷波和带通滤波、快速傅立叶变换、特征提取和识别.经过测试,该系统不仅可以将输入的正弦波正确地检测出来,而且对于接入的实际脑电中的诱发响应也能很好地检测和识别.因此使用DSP使脑-机接口系统的小型化、实用化是可行的.     

用于磁刺激的圆形线圈的优化研究

以华科公司研发产品HKYJ-1型磁场刺激器为基础,建立磁刺激线圈的RLC模型,根据线圈峰值磁能指标对HKYJ-1型磁场刺激器磁头线圈的优化性进行讨论和评估.仿真结果证明HKYJ-1型磁场刺激器的磁刺激用圆形线圈所产生的峰值磁能与磁刺激治疗所需阈值磁能未能形成最优,线圈峰值磁能过大,其后果使线圈能耗过大,至使磁头发热过大,(与设备实际使用情况相符)最终导致刺激器工作有效性降低.根据研究结果本文提出了HKYJ-1型磁场刺激器的改进建议,提出了优化磁刺激用圆形线圈制作参数和结构参数的途径和方法,这样有效地提高华科HKYJ-1型磁场刺激器的医疗效率.     

使用功能神经肌肉刺激在瘫痪病人的冠状平面顶角的反馈控制

本文报导关于一项用于功能性肌肉电刺激(FNS)的瘫痪病人的冠状平面反馈控制的研究。本反馈控制是通过直接调节中枢位置中的冠状平面的顶角来实现控制的,该系统已用于两个瘫痪病人。系统包括传感器安装和信号处理技术,两级反馈控制器、刺激器硬件和一组经皮肌肉内电极。反馈控制包括用级联方式的两级,可修改的离散时间比例-积分-微分(PID)级和非线性单路输入、多路输出级,以确定肌肉被刺激的数量。本研究集中于通过比较反馈控制系统对于开环刺激系统的响应来     

用于刺激响应测量的味觉刺激器的开发

目前,已有数种临床诊断方法用于味觉障碍患者。但大多数是基于患者主诉,不适用于揭示心理性症状,也不利于推断伪装疾病。临床上亟待客观检查方法的出现。尽管诱发响应EEG或MEG已经被作为一种客观方法用于诊断其他感觉器官障碍,但要想将其用于味觉障碍的诊断,一个具有极小上升时间的味觉脉冲刺激器是必不可少的,同时确保该刺激器产生与触觉干扰无关的纯味觉刺激也是十分重要的。由于这种刺激器还没有达到可用的程度,故几乎没有这样的实验报导。作者研制了一种可以产生短上升时间(16.5ms)的味觉刺激器。为了评估这种刺激器的特性,通过以下…     

一种无线闭环迷走神经刺激器及系统

为了治疗药物难治性癫痫,提出一种无线闭环迷走神经刺激器及系统,包括头戴式头皮脑电记录器、迷走神经刺激器、电磁耦合能量发射器和控制应用App,设计一种可以分离局部场电位和动作电位的生物信号前置放大器,一种刺激脉冲参数可调的迷走神经刺激器,一种电磁耦合能量发射器以及一个控制应用App。使用海岸线参数检测算法判定癫痫脑电信号的产生。测试结果表明,生物信号前置放大器对局部场电位和动作电位的放大增益分别为40和60 dB。迷走神经刺激器接收到来自控制应用App的刺激参数后,可以产生对应参数的双极性刺激脉冲。当发射器发射功率为30 dBm,发射线圈和接收线圈距离2 cm时,电磁耦合能量传输效率最大为15.4%。海岸线参数算法的正检率为88%。     

超声平面外技术联合神经刺激器腋路动脉旁注药臂丛神经阻滞效果研究

目的 探讨超声平面外技术联合神经刺激器引导腋路动脉旁注药臂丛神经阻滞的效果。方法 选择2015年9月—2016年9月河北医科大学第三医院单侧肘关节下骨折择期行手术治疗的60例患者进行前瞻性研究。60例患者按随机数字表法分为观察组、对照组,每组30例。观察组采用超声平面外技术联合神经刺激器行腋路动脉旁注药臂丛神经阻滞,对照组采用超声平面内技术联合神经刺激器行腋路臂丛神经阻滞。观察比较两组患者麻醉操作时间、麻醉起效时间、感觉阻滞效果、运动阻滞效果、对止血带耐受情况、麻醉并发症发生情况及手术时间。结果 两组60例患者均顺利完成手术,术中无刺破血管、局麻药中毒等并发症发生。两组间比较,观察组麻醉操作时间(6.0±1.2)min,短于对照组的(11.5±2.1)min;麻醉起效时间(13.0±1.7)min,长于对照组的(7.8±1.5)min;运动完全阻滞率为53.3%(16/30),低于对照组的90.0%(27/30),差异均有统计学意义(t=12.464、-12.781,χ²=9.932,P值均﹤0.01);而两组感觉阻滞效果、止血带耐受、手术时间等差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。结论 超声平面外技术联合神经刺激器腋路动脉旁注药臂丛神经阻滞麻醉操作简单、安全,效果确切,有很好的临床应用价值。     

用微处理器控制的两道刺激器

一、简介心脏起搏用刺激器的一般要求,已经得到公认和充分的资料阐明。然而,有时改变个别起搏脉冲参数及起搏前插入一个或几个脉冲是有好处的。事实上,近十年来临床和心脏电生理研究的迅速发展,关键性地取决于心脏电刺激技术。在诊断和研究中,电刺激的目的是为了描述出特定心脏传导系统中心肌的反拗性(不应期),以便开始和中断造成许多心动过速的反复或循环运动机制。电生理研究中,需要改变诸如脉冲强度或宽度等刺激参数,以研究兴奋性(应激性)和反拗性(不应性),或在心动周期内给于一