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纵行神经束内电极与周围神经生物相容性的实验研究
目的研究纵行神经束内电极长期植入家兔坐骨神经神经束中的生物相容性,并探讨应用纵行神经束内电极记录的周围神经束的信号对电子假手控制的可能性.方法将纵行神经束内电极长期植入12只新西兰大白兔坐骨神经的神经束内,分别作为记录和刺激电极,通过经颅刺激系统,在术后不同时间记录运动诱发电位(MEP)和皮层体感诱发电位(CSEP),观察电极长期植入神经束内所记录到的信号的变化;术后6个月信号记录结束后,取电极植入处的神经束进行组织学检查,了解电极对神经束的影响.然后,将纵行神经束内电极植入一名前臂残肢志愿受试者残肢的三条主要神经的神经束中,记录志愿受试者在意识控制中完成不同手的动作时的信号,并将其应用于电子假肢的实时控制.结果不同时间记录的MEP和CSEP潜伏期间的差异均具有显著性意义(方差分析,均P<0.001).经组间比较,MEP和CSEP的潜伏期在术后1个月内无明显变化,以后明显延长,但3个月以后趋于稳定;不同时间记录的MEP峰间波幅间的差异有显著意义(方差分析,P<0.001).经组间比较,在术后1个月内变化不明显,以后明显降低,3个月后又趋于平稳.不同时间记录的CSEP峰间波幅虽然随时间延长有下降的趋势,但其间的差异无显著意义(方差分析,P>0.05).术后6个月时,取电极植入处的神经束进行组织学检查,电极周围有轻度的异物反应,电极对周围神经纤维产生较小的机械损害,但未发现炎症细胞和神经瘤的形成.在人体实验中,发现残肢志愿受试者在意识控制中完成不同动作时,不同神经束内的纵行神经束内电极记录的信号有一定的差异,记录到的有些信号可以驱动假肢.结论纵行神经束内电极与周围神经束有良好的生物相容性,可以长期植入周围神经束中,稳定地记录到信号,而且纵行神经束内电极可以记录到人体生理活动时周围神经束内有规律的电信号,可望用于电子假手的控制.
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周围神经感觉信号采集分析的实验研究
目的:应用纵行神经束内微电极对周围神经感觉信号进行采集分析.方法:应用直径25um的Teflon绝缘铂铱合金丝制作双极纵行神经束内微电极,植入6只家猫的踝上腓浅神经内,记录足背皮肤平静以及搔刮和压力刺激下的感觉动作电位,应用MFLab3.01软件包对动作电位的面积、频率、峰值变异系数及功能谱密度进行分析.结果:安静状态下,皮肤可间断无规律地发放神经冲动0～2个/s;搔刮刺激时,神经冲动发放增加,16～24个/s,脉冲间隔较规律,波幅一致;压力性刺激时,神经冲动叠加成串,爆发性释放,80～104个/s,波形波幅差异较大.动作电位的面积、频率及峰值变异系数的统计学分析,表明不同刺激状态下感觉动作电位的幅度、频率和发放模式间均存在差异.功能谱分析发现压力性刺激下,神经动作电位的高频成份增加.结论:自制的神经束内微电极可以敏感地记录到不同刺激形式时感觉信号发放的变化,为我们采集分析感觉信息提供良好的界面,用于电子假肢的反馈控制.
