恒流电刺激下神经纤维的非线性行为

生命系统中存在着丰富的非线性现象。我们对于恒流电刺激下的单根神经纤维兴奋性进行了计算机仿真,观察到了非线性振荡现象,得到了膜电位稳定态和周期态与刺激电流强度的关系,以及周期振荡频率与刺激强度间的关系。     

神经纤维电学模型的研究进展

神经纤维电学模型的建立,可以使人们从工程技术的角度研究动作电位传导的时空特性,从而更加深入理解神经系统的电生理活动,并指导神经假体的设计.本文总结了单个神经纤维、神经纤维束的电学模型和刺激源的特点,指出了各个模型的特点以及它们之间的异同,并展望了神经纤维电学模型在未来相关研究中的应用前景.     

体感诱发电位检测中经皮电极下电刺激分布模型的研究

体感诱发电位是检测脊神经和周围神经活动的重要方法,而经皮电刺激是体感诱发电位检测中的应用手段,通过对经皮刺激电极下电势场和电流密度场的分布的研究,可以提高检测的效率与质量。我们采用镜像法,对经皮刺激电极下人体组织中电位场和电流密度场的分布进行了理论的推导,得到了场分布的解析解,以此解析解为基础,就可以得到电极放置位置下场分布的数值解,为临床神经刺激提供理论指导。     

外部电场作用下的视神经纤维兴奋性的仿真研究

基于刺入式电极的视神经视觉假体,为盲人的视觉修复提供了新的可能性。为了对该视神经假体的电刺激策略和微电极设计提供理论支持,基于真实的电极结构,在COMSOL软件中建立刺入式微电极的外部电场仿真模型,并将其与利用NEURNO软件实现的神经纤维双层电缆模型结合,系统地研究电极与视神经纤维的相对位置、电刺激脉冲宽度以及电极几何结构的改变对视神经纤维兴奋阈值的影响。不同电极位置、刺激脉宽刺激下阈值变化规律的仿真结果,与以往报道的动物实验和仿真实验结果相符,证明了所建模型的有效性。 根据仿真结果,对刺入式视神经假体中刺激脉宽的选择和电极几何结构的设计,建议如下：窄脉宽刺激有利于降低能量消耗;电极锥度的设计要在满足电极力学特性及易于植入视神经的基础上,尽可能地减小,以降低纤维兴奋的阈值;电极的暴露面积越小,纤维兴奋所需的电流阈值越低,但电荷密度阈值越高;较低的电流阈值有利于减少能量消耗,但过高的电荷密度阈值却容易造成组织损伤,因此电极暴露面积的设计需要在耗能与安全性之间进行综合考虑。电极绝缘层厚度的改变对视神经纤维的兴奋阈值没有明显的影响,但从电极插入的难易考虑,应尽可能减小绝缘层厚度。以上结果对人体其他部位神经纤维的电刺激同样具有参考价值     

神经纤维双向选择性刺激方法仿真研究

双向选择性刺激是避免神经纤维电化学损伤、使肌肉平稳收缩、降低疲劳的有效电刺激模式。利用计算机模型仿真，提出了单电极、双电极和三电极三种双向刺激模式，有效地实现了选择性刺激，推进了神经电刺激向临床应用迈进的步伐。     

基于Hammerstein模型的腕关节功能电刺激控制技术研究

非线性系统的控制通常比较复杂,基于模型辨识的自适应控制方法可以有效地提高控制精度和稳定性。本文根据功能电刺激(FES)下腕关节运动的非线性和时变性特点,利用Hammerstein模型,实现了腕关节运动的FES建模及辨识。通过M序列和逆M序列激励信号,将FES腕关节运动模型分为线性时变和静态非线性两部分。考虑到静态非线性部分的特点,在运动控制过程中只需要根据线性时变特点确定相应的自适应调节策略,将一个复杂非线性问题简化为线性控制问题。对腕关节运动的FES仿真实验也验证了方法的有效性。     

电刺激与磁刺激运动诱发电位的比较研究

在２２名正常成人志愿者的上下肢比较电与磁两种经皮运动皮层、脊髓刺激法所引出之运动诱发电位（ＭＥＰ）的差异。结果表明，电刺激诱发成功率为１００％，磁刺激在下肢肌诱发成功率为０％～１４．３％（皮层刺激）和０％～４２．９％（脊髓刺激）；电刺激ＭＥＰ波幅比磁刺激高２．４７～４１倍（平均１１．３倍）；电刺激ＭＥＰ潜时比磁刺激平均短２．７８ｍｓ（皮层刺激）和１．３４ｍｓ（脊髓刺激）。作者认为，易引出高大而可靠的ＭＥＰ的电刺激方法值得临床推广应用，而磁刺激法则应加强基础和方法学研究。     

经皮神经电刺激研究

经皮神经电刺激是刺激电极经皮肤传导到相关的神经部位的刺激方法。本文设计了脉冲宽度τ远远小于周期Ｔ（τ≤Ｔ）的脉冲序列并用低频脉冲进行调制的刺激波形。经皮神经电刺激比针灸及电针刺更安全，效果更好。经皮神经电刺激可用于妇产科等领域。     

大鼠杏仁核快速电刺激点燃癫?模型的建立

目的：建立一种快速稳定的杏仁核电刺激点燃癫?模型。方法：选取SD雄性大鼠40只制作杏仁核点燃癫?模型,按随机化原则分为5组：A 组为空白对照组;B组刺激频率16 Hz ,波宽1．0ms、强度0．5mA,串长10个;C组刺激频率16Hz、波宽1．0ms,强度0．5mA,串长160个;D组刺激频率60Hz,波宽1．0ms,强度0．5mA,串长10个;E组采用刺激频率60Hz,波宽1．0ms,强度0．5mA,串长160个进行实验。利用这种不同频率、强度、串长电刺激杏仁核的模式寻找出最快速有效且稳定的点燃癫?模型的方法。结果：在全部大鼠中成功点燃23只（点燃成功率为72％）,然而在4种不同电刺激方法中,B组、C组、D组、E组的点燃成功率分别为100％、87％、87％和11％,B组与各组及组间比较差异有统计学意义（P＜0．01）。结论：本实验大鼠杏仁核电刺激可快速建立癫?模型,采用刺激频率16Hz、波宽1．0ms、强度0．5mA、串长10个的刺激参数,杏仁核快速点燃的效果最好。     

多电极联合电刺激神经调控模型建立与分析

目的:分析电刺激信号在人体组织中的扩散情况,为多电极联合刺激提供理论依据。方法:采用以电磁仿真标准单层人体头部模型为研究对象的几何结构模型,假定模型中填充物为肌肉组织,建立具有肌肉特性的有限元模型。向模型注入20 mA的直流电信号,通过多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics 5.5计算分析信号在简化头部模型中的信号传播机制。结果:信号主要集中在电极周围;多电极联合刺激时,在模型的几何中心处存在信号叠加,信号在该处存在增强的趋势;同时,通过xy截面分析发现,在均匀的肌肉组织中,信号衰减强度约为8 dB/cm。结论:在简化头部模型中,多电极联合刺激能够在头部截面几何中心形成信号增强的趋势。     

神经元电活动模型的仿真研究

神经网络的宏观活动是由多个神经元电活动的叠加决定,神经元电活动的研究对深入理解神经网络工作机制和生理行为具有重要意义。本文采用Chay模型,对神经元电活动进行Simulink仿真研究,通过施加包括恒值、阶跃、脉冲、随机噪声等不同类型的输入,观察系统的输出响应。仿真结果符合通常的生理认识,有助于加深对神经元电活动和神经网络生理机制的理解。     

脑深部电刺激,跨颅磁刺激及迷走神经电刺激对神经精神病的治疗作用

美国Andrews BJ.(2003年5月)指出,在过去的十年间,通过神经调制作用和神经保护作用,业已开展了三种对神经、精神疾病的新一代疗法。 一、脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)是一种神经外科手术疗法,刺激器是如同起搏器样的装置,或者将刺激电极植入基底神经核区,或背侧丘脑,或底丘脑核区,以高频电刺激打断神经、精神病疾病的异常神经活动。McIntyre CC和Thakor NV.(2002)指出,     

基于有限元-神经元模型的大鼠硬膜外脊髓电刺激仿真研究

临床研究证实,硬膜外脊髓电刺激（ESCS）能促进脊髓损伤后的运动功能恢复,但基本神经机制则需通过动物实验进行研究。在建立大鼠ESCS有限元-神经元组合模型的基础上,仿真L2节段单阴极刺激条件下脊髓组织内的电势分布,确定L1到S2节段背根、腹根纤维和不同深度背柱纤维激活阈值的变化规律,分析纤维位置和刺激脉宽对神经纤维激活阈值的影响。仿真结果发现,距电极最近的背根纤维激活阈值最低为041 V,浅层背柱纤维的激活阈值略高为047 V,最近腹根纤维的激活阈值最高为078 V,减小电极-纤维距离有利于脊髓纤维的选择性激活;不同深度背柱纤维的激活阈值随刺激脉宽增加而减小,但脉宽过大导致背柱纤维激活阈值的降幅变小,过长的脉宽使得激活阈值的降幅趋缓,合理选择刺激脉宽有利于激活深层背柱纤维,增加脊髓组织的激活区域,提高ESCS对于深层背柱纤维的募集能力。该仿真结果可为动物实验研究中合理选择刺激参数、提高刺激选择性能提供理论指导。     

经颅磁刺激中刺激线圈的仿真研究

目的设计用于经颅磁刺激的线圈,要求能够对大脑皮质进行多点刺激,且具有聚焦性好、制作简单、使用方便等特点。方法利用电磁仿真方法,以圆形线圈和8字形线圈为基础,计算线圈在均匀人体模型中感应电场的分布情况,比较尺寸、绕法对经颅磁刺激线圈的聚焦性和刺激深度的影响。在此基础上设计了一种多圆相切线圈,并计算该线圈在均匀人体和真实头部模型中的电场分布。结果感应电场强度随刺激深度的增加呈指数式衰减。减小圆形线圈的尺寸,会提高聚焦性,同时可减弱感应电场强度。8字形线圈比圆形线圈具有更好的聚焦性,多层绕法综合效果较好。多圆相切线圈具有8字形线圈的优点,且可以进行多点刺激。结论尺寸、绕法等因素对线圈的聚焦性和刺激深度具有重要影响,多圆相切线圈在经颅磁刺激中具有很好的应用前景。真实头部模型仿真,对于线圈的设计和靶区定位具有重要意义。     

功能电刺激腕关节运动的自适应控制技术研究

针对功能电刺激(FES)康复技术中肌肉的时变和高度非线性的特点,提出一种实时调整FES系统输出,实现康复患者自适应训练的方法。考虑到患者间和康复各阶段肌肉对电刺激响应能力的差异,利用神经网络良好的非线性逼近能力,采用神经网络辨识器辨识相关运动肌肉的FES模型,并在此基础上,利用神经网络控制器在线调节控制策略及刺激参数,提高FES系统的自适应能力。通过人体腕关节运动控制的FES实验,验证该方法具有较高的轨迹跟踪控制精度和较强的自适应能力。     

三层球模型经颅磁刺激感应电场研究

研究圆形线圈激励下 ,三层同心导电球模型的时变电磁场边值问题 ,利用分离变量法导出了球内感应电场的解析表达式 ,以此为基础分析了单线圈 (Singlecoil)和双锥形线圈 (Doubleconecoil)的电磁场分布特性。为进一步探索时变电磁场对人脑的最佳刺激方式和新型磁刺激仪器的研制提供理论基础。     

电刺激狗盆神经诱导阴茎勃起血流动力学研究

本文介绍了电刺激狗盆神经诱导阴茎勃起其阴部动静脉血流量变化，为植入式神经刺激器的研究予以临床的理论支持。     

经皮电极下神经电刺激场的理论研究

体感诱发电位是检测脊神经和周围神经活动的重要方法，而经皮电刺激是体感诱发电位检测中的常用手段，通过对经皮刺激电极下电势场和电流密度场的分布的研究，可以提高检测的效率与质量。本采用镜像法，对经皮刺激电极下人体组织中电位场和电流密度场的分布进行了理论的推导，得到了场分布的解析解，以此解析解为基础，就可以得到电极放置位置下场分布的数值解，为临床神经刺激提供理论指导。     

经颅电刺激用于深脑刺激的研究进展

经颅电刺激（TES）是一种无创、经济、耐受性好的神经调控技术。但是,传统TES为全脑性刺激,且刺激电流较小,无法满足临床治疗中对深部脑区的有效聚焦刺激的需求。随着TES技术临床应用的不断深入,研究人员不断探索出新的刺激方法来提高刺激聚焦性、刺激强度和刺激深度,尤其是以高精度经颅电刺激、时间干涉刺激为代表的多电极刺激研究已展开。本文回顾了近年来TES的优化方案,并进一步分析了现有刺激方法的特点和局限,以期为相关临床应用提供借鉴和参考,并为后续研究提供指导。此外,本文还对TES未来发展趋势进行了展望,并提出了可能用于深脑刺激的TES优化方向,以期能为后续研究和应用提供新的思路。     

脑电仿生电刺激治疗小儿抽动症的应用

目的 采用CVFT-028M仁和脑电仿生电刺激仪,治疗小儿抽动症46例,效果显著.方法 采用CVFT-028M仁和脑电仿生电刺激仪,将一次性电极片黏贴与双耳后乳突处或耳道平行的突出区域,仪器主输出线的一对夹持器分别与两侧电极纽扣相连,用松紧绑带或网状弹力帽将电极辅助固定.治疗选用模式4、标准方式、频率181%、强度从65%开始,可逐渐增大,到小儿能耐受为止,90%以下为儿童安全范围.对于年龄较大且耐受性强的孩子,可选择自设频率范围,但不能低于150%.强度也是从小到大,逐渐增强,到能耐受为止.每次30min,15次为一疗程.结果 一般治疗7d左右见效,10d左右症状明显减轻,32例15d(一个疗程)治愈,14例好转,只有2例做3个疗程好转,44例痊愈.而后随访无复发.结论 脑电仿生电刺激仪治疗小儿抽动症,疗效好,无创伤,无副作用,操作简便,是值得推广的项目.