基于反导策略的神经信号阻断实验研究

发布时间：2017-06-26 22:11

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【摘要】：中国每年新发脑卒中患者约200万人,其中70-80%的脑卒中后遗症患者因肢体瘫痪不能独立生活。同时,我国儿童脑瘫发病率约为出生人口1.4～4‰,全国有病例400～500万人,并以每年增长约6万名的速度递增。两种病症的表现均为患者不同程度的肢体瘫痪。因此我国有千万患者家庭正面临“一人瘫痪,全家瘫痪”的危机,需要社会的共同关注与救援。瘫痪依照肌张力高低可分为弛缓性瘫痪和痉挛性瘫痪。针对弛缓性瘫痪,众多研究机构、成千上万的研究者进行了长达近60年的研究,总结出了多种成熟的治疗方法。本论文研究所在课题组也研制了微电子神经桥/肌电桥来改善弛缓性瘫痪。然而痉挛性瘫痪尚主要依靠药物治疗、传统中医针灸治疗、简单物理治疗及手术治疗,不能安全可靠地解决患者痛苦。因此如何特异、安全地对痉挛性瘫痪进行诊断和治疗已成为一个待解决的问题。课题组在总结和验证痉挛性瘫痪信息学病因的基础上,从工程学角度提出了基于反导策略的神经信号阻断方法,即当检测到神经前端出现病态神经信号时,及时在神经传导通路上加阻断信号,切断病态神经信号的传导。本论文基于上述设想,进行了可行性验证实验。本论文首先对课题组前期实验进行补充,对仰卧蟾蜍躯干胸部电学特异性开展了研究,在确立了3条电信号传递系数极大值点连线,并为下一步动物实验提供了经验借鉴。接着,以离体的蟾蜍坐骨神经腓肠肌为实验对象,以前端刺激产生的神经信号模拟病态神经信号,选择针状电极作为阻断电极进行阻断实验。实验首先分别对加上行电流和加下行电流这两种情况进行了阻断波形(锯齿波)的设计,而后确定了阻断双电极间最佳距离为5mm,测量了最佳波形参数及其有效阻断时间。最后对阻断的损伤性进行测试。初步验证了实验的可行性。然后,选择自制钩状电极作为阻断电极在离体蟾蜍坐骨神经腓肠肌上进行实验,选择上行电流的阻断信号以满足基于反导策略阻断神经信号的实时性。首先确定了阻断双电极间的最佳阻断距离,依然为5mm,而后对最佳阻断波形参数进行测量,并与使用针状电极时最佳阻断参数进行比较,结果表明钩状电极下阻断参数更加稳定。实验发现前端刺激和阻断电极之间的距离分别为1.5与3.0cm时,所需传导时间约为0.7与1.1ms,为反导策略中从前端病态信号检测到产生阻断信号这一过程的反应时间提供了电路设计依据。最后对最佳阻断脉冲波形的宽度及阻断的损伤性进行了测定,并讨论了完全阻断与部分阻断的条件,进一步验证了实验的可行性。最后通过采集分析痉挛患者肢体表面肌电信号,与已经测得的最佳阻断信号参数进行对比分析,可知单独肌电信号时限在有效阻断有效内,而由于体表肌电信号高度复合且肌电信号峰值间隔在最佳阻断信号波宽的临界值附近波动,据此推断部分病态信号还不能完全做到一对一的阻断,还需要通过对电极等实验条件的改进来优化最佳阻断参数。
【关键词】：神经信号阻断 反导策略 最佳阻断波形参数 有效阻断时间 损伤性
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R743.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 肢体瘫痪病情简述及康复治疗方法10-14
• 1.2 神经信号传导14-18
• 1.3 高频阻断方法18-21
• 1.4 基于反导策略的神经信号阻断方法21
• 1.5 本论文的研究目的和内容21-23
• 参考文献23-26
• 第2章 仰卧蟾蜍前肢及躯干胸部特异性电信号探测实验26-41
• 2.1 实验环境搭建及动物模型26-29
• 2.2 仰卧蟾蜍躯干胸部坐标系的设计及特异性信号探测29-30
• 2.3 使用四棱形同心圆电极对仰卧蟾蜍躯干胸部进行的实验研究30-40
• 2.4 本章小结40
• 参考文献40-41
• 第3章 基于反导策略的离体蟾蜍坐骨神经阻断实验41-59
• 3.1 实验平台41
• 3.2 阻断波形的设计41-44
• 3.3 阻断电极间的距离对阻断阈值的影响44-45
• 3.4 阻断波形参数的测量45-55
• 3.5 阻断神经信号传导的有效时间55-57
• 3.6 神经损伤的验证57-58
• 3.7 本章小结58
• 参考文献58-59
• 第4章 基于反导策略的离体蟾蜍坐骨神经阻断实验59-73
• 4.1 实验平台59-60
• 4.2 阻断电极间距离对阻断阈值的影响60-61
• 4.3 阻断波形参数的测量与比较61-62
• 4.4 神经信号传导时间的实验研究62-67
• 4.5 阻断波形阻断神经信号传导的有效时间67-71
• 4.6 神经损伤的探究71-72
• 4.7 本章小结72
• 参考文献72-73
• 第5章 痉挛患者肢体表面肌电信号分析73-105
• 5.1 实验环境搭建73
• 5.2 实验对象73-74
• 5.3 中风后痉挛患者上肢表面肌电信号分析74-81
• 5.4 脊髓损伤痉挛患者下肢表面肌电信号采集与分析81-102
• 5.5 本章小结102-104
• 参考文献104-105
• 第6章 总结与展望105-108
• 6.1 总结105-106
• 6.2 展望106-108
• 攻读硕士学位期间发表的论文与获得奖项108-109
• 致谢109

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：487755