脑深部刺激微电极对类脑组织靶点定位误差的控制研究

发布时间：2019-11-06 03:32

【摘要】：脑深部刺激(Deep brain stimulation, DBS)已经成为帕金森病、癫痫等神经性疾病的重要治疗手段之一。但是由于在植入过程中脑内部组织及大长径比探针的影响,目前临床上的靶点定位精度不高,造成不可预测的手术并发症,对病人造成较大的伤害,甚至危及生命。本课题在相对成熟的脑深部刺激技术和此前课题组作了较多实验的基础上,提出了一种基于模糊控制方法的进针策略,对于提高进针精度、减小靶点定位误差具有重要的作用和意义。在目前脑组织力学性能研究的基础上,配制与其性能接近的类脑组织-明胶凝胶,将微电极探针植入过程和靶点误差测量过程可视化。通过在猪脑组织和明胶中探针植入实验,分析探针轴向力的变化趋势,明胶表现出的弹性和粘性较为相似。在猪脑组织深度10mm、15mm峰值力0.0131N、0.0144N,相应的明胶中为0.0150N和0.0157N。在不同运动参数下进行微电极探针在明胶中植入实验,实验结果表明：在仅有直线植入时,探针的刚度力随着进给速度的增加而逐渐上升；旋转运动可以有效的降低植入过程中的轴向力,减小进针路径的偏差；往复植入能够有效地释放探针上的应力,进而调整针尖进给方向。综合分析,可以调整运动参数,使靶点定位误差尽量减小。基于探针在明胶中的力学分析,提出直线进给、旋转进给、往复进给相结合的进针策略,利用模糊控制方法控制微电极探针的进给。通过不同运动参数对靶点误差的影响,确定模糊控制器的输入输出变量论域。在Matlab中设计模糊控制器,输出控制变量的控制结果。在模糊控制下进行探针植入实验,观察针尖偏移量,最终将靶点定位误差均控制在1mm以内,证明了基于模糊控制的植入策略的有效性。
【图文】：

针方法对组织的影响，通过实验他们己经证实了当ＰＶＡ浓度是８ｇ／ｄｌ时与水／氯逡逑化纳／二甲基亚枫混合，经过７次冷冻／解冻周期，配制出的凝胶与猪肝脏具有相逡逑似的生物为学性能和形态结构Ｐ７１，如图１－５所示。Ｓｉｍｏｎ将ＰＶＡ和塑化剂（邻逡逑苯二甲酸醋）混合，通过改变塑化剂的量可使假体弹性在较大范围内变化，包逡逑含了身体大部分的弹性姐织ＰＳ１。逡逑韩慧敏利用琼脂粉与去离子水，按１．５：邋１００的比例混合加热，冷却后制作逡逑了假体材料，并测量了材料的弹性模量、杨巧模量等参数Ｐ９１。逡逑ａ邋；，逦，，逦逡逑逦ＰＶＡ邋Ｐｈａｒｄｏｍ逡逑逦Ｐｏｒｃｉｎｅ邋Ｌｉｖｅｒ逦Ｈｒ逦、逡逑？＊邋—，Ｉ邋—Ｉ逡逑＂＇０逦１０逦２０逦３０逦４０逦５０逡逑Ｉｒｔｓｃｒｔｉｏｎ邋Ｄｅｐｔｈ邋（ｍｒａ）逡逑图１－４邋ＰＶＡ凝胶实物及和猪肝脏的力学性能曲线逡逑６逡逑

第二章类脑组织的配制及力学性能实验中。逡逑在６０￣７０’Ｃ温度范围内，利用磁力揽拌器按照…定的方向充分颗粒充分分散在明胶／甘油体系中，加热半小时后然后将溶液倒将配制好的混合明胶溶液放入冰箱中冷却１２个小时，然后取出Ｃ放置Ｉ小时，因为此温度下最接近脑组织的性能Ｐ１１。逡逑制后的明胶凝胶具有一定的黏度和高透明度，明胶、淀粉、甘油弹性胶体，淀粉Ｗ颗粒物存在于胶体中，性能稳定，Ｗ此形成的构，较好的接近的脑组织结构及性能。逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R651.1

【参考文献】

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1 赵燕江;张永德;邵俊鹏;;柔性针的运动学建模及实验研究[J];机器人;2010年05期

2 曾庆军;赵呈涛;刘海霞;;机器人辅助穿刺手术中针与组织形变有限元仿真研究[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2012年05期

3 傅佳伟;石立臣;吕宝粮;;基于EEG的警觉度分析与估计研究综述[J];中国生物医学工程学报;2009年04期

本文编号：2556511