中国生物医学工程学报
中國生物醫學工程學報
중국생물의학공정학보
CHINESE JOURNAL OF BIOMEDICAL ENGINEERING
2015年
3期
308-314
,共7页
陈清阳%徐琦%王熠钊%孟勇
陳清暘%徐琦%王熠釗%孟勇
진청양%서기%왕습쇠%맹용
有限元模型%神经元模型%硬膜外脊髓电刺激%大鼠%脊髓纤维
有限元模型%神經元模型%硬膜外脊髓電刺激%大鼠%脊髓纖維
유한원모형%신경원모형%경막외척수전자격%대서%척수섬유
finite element model%neuron model%epidural spinal cord stimulation%rat%spinal cord fiber
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L2节段单阴极刺激条件下脊髓组织内的电势分布,确定L1到S1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.
臨床研究證實,硬膜外脊髓電刺激(ESCS)能促進脊髓損傷後的運動功能恢複,但基本神經機製則需通過動物實驗進行研究.在建立大鼠ESCS有限元-神經元組閤模型的基礎上,倣真L2節段單陰極刺激條件下脊髓組織內的電勢分佈,確定L1到S1節段揹根、腹根纖維和不同深度揹柱纖維激活閾值的變化規律,分析纖維位置和刺激脈寬對神經纖維激活閾值的影響.倣真結果髮現,距電極最近的揹根纖維激活閾值最低為0.41 V,淺層揹柱纖維的激活閾值略高為0.47 V,最近腹根纖維的激活閾值最高為0.78 V,減小電極-纖維距離有利于脊髓纖維的選擇性激活;不同深度揹柱纖維的激活閾值隨刺激脈寬增加而減小,但脈寬過大導緻揹柱纖維激活閾值的降幅變小,過長的脈寬使得激活閾值的降幅趨緩,閤理選擇刺激脈寬有利于激活深層揹柱纖維,增加脊髓組織的激活區域,提高ESCS對于深層揹柱纖維的募集能力.該倣真結果可為動物實驗研究中閤理選擇刺激參數、提高刺激選擇性能提供理論指導.
림상연구증실,경막외척수전자격(ESCS)능촉진척수손상후적운동공능회복,단기본신경궤제칙수통과동물실험진행연구.재건립대서ESCS유한원-신경원조합모형적기출상,방진L2절단단음겁자격조건하척수조직내적전세분포,학정L1도S1절단배근、복근섬유화불동심도배주섬유격활역치적변화규률,분석섬유위치화자격맥관대신경섬유격활역치적영향.방진결과발현,거전겁최근적배근섬유격활역치최저위0.41 V,천층배주섬유적격활역치략고위0.47 V,최근복근섬유적격활역치최고위0.78 V,감소전겁-섬유거리유리우척수섬유적선택성격활;불동심도배주섬유적격활역치수자격맥관증가이감소,단맥관과대도치배주섬유격활역치적강폭변소,과장적맥관사득격활역치적강폭추완,합리선택자격맥관유리우격활심층배주섬유,증가척수조직적격활구역,제고ESCS대우심층배주섬유적모집능력.해방진결과가위동물실험연구중합리선택자격삼수、제고자격선택성능제공이론지도.
