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神经形状对磁刺激兴奋点定位的影响
本文首先用一曲线函数表示平行于组织-空气界面下方xy平面内弯曲神经的形状,并定义弯曲神经任意一点的方向为该点切线方向,然后给出磁刺激弯曲神经时一个修正的激活函数.该激活函数由4个部分组成:感应电场沿x、y方向的分量Ex、Ey和各个分量沿x方向的导数dEx/dx、dEy/dx,同时,激活函数还与神经的弯曲形状有关.三维计算机仿真结果表明激活函数负峰值点的位置在弯曲神经的弯曲起始点附近,神经形状影响神经兴奋点;磁刺激弯曲神经时,在弯曲起始点比较容易产生兴奋.
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新型螺旋电极胞外选择性刺激视神经的仿真分析
目的 电刺激中枢神经系统已用于治疗一些神经病、精神病和感觉障碍.尽管在一些应用里相当成功,但现有的刺激技术不能精确地控制激活靶向神经元.提出一种形状自适应的新型螺旋电极,实现选择性刺激视神经.方法 应用COMSOL Multiphysics建立视神经和新型螺旋电极的几何模型；新型电极由起支撑和绝缘隔离作用的硅橡胶螺旋支架和嵌入支架内的铂金触点组成.引入激活函数来表征刺激效果,应用COMSOL仿真分析新型螺旋电极对视神经纤维选择性刺激的能力,并考虑电极触点位置的变化对选择性的影响.结果 假定激活函数的归一化阈值为0.1 V/m2,新型螺旋电极和传统袖套电极激活函数大于阈值的比例差异仅为1.2410％.当新型螺旋电极两端的电极触点靠近中间触点时,可以先激活细视神经纤维束,后激活粗纤维束.结论 仿真结果表明新型螺旋电极可以达到传统袖套电极的刺激效果.改变新型螺旋电极的触点位置可以实现选择性激活视神经纤维束.
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刺入式电极刺激视神经的仿真研究
目的 刺入式电极激活视神经纤维是发展视神经假体的新思路.以MATLAB为平台建立仿真系统来研究其作用机制,并通过改变刺激参数来探讨刺激效果.方法 首先建立视神经的容积导体模型和视神经纤维模型,然后计算在刺入式电极刺激下不同深度纤维的兴奋阈值,并用激活函数和组织激活区来表征外加刺激的作用效果；随后改变纤维的直径、刺激脉冲脉宽来探讨不同参数对刺激效果的影响.结果 兴奋阈值随着电极-纤维距离的增加增大,此时视神经内能同时被激活的纤维数量增多；增大纤维直径,同一深度纤维兴奋阈值会减小,电极-纤维距离越大,阈值减小程度也越大；增加单相矩形波脉宽,兴奋阈值减小,脉宽大于0.5 ms时,同一深度纤维兴奋阈值几乎不再随脉宽增加而变化.结论 刺入式电极可以实现对视神经的有效刺激,不同的刺激参数能产生不同的激活效应.所得结论对实验具有一定的指导意义.
