本文關(guān)鍵詞：FEM在深部腦刺激中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前,深部腦刺激技術(shù)(Deep Brain Stimulation,DBS)因其具有選擇性好、靶點明確、微損傷、可恢復和可調(diào)節(jié)的優(yōu)點,已發(fā)展成為治療原發(fā)性震顫和肌肉張力障礙、帕金森、癲癇和頑固性疼痛等運動障礙疾病的重要方法。DBS的作用機制目前并不明確,獲知其確切的作用機制具有重要的意義。本文通過有限元仿真軟件與神經(jīng)元仿真軟件相結(jié)合的方法,對DBS系統(tǒng)進行了仿真分析,研究了DBS電極刺激對其周圍區(qū)域電位分布的影響以及細胞外電壓刺激對神經(jīng)元興奮性的影響。首先,本文采用電流驅(qū)動三電極模型,通過改變其中的參數(shù)?的大小調(diào)節(jié)驅(qū)動電流的大小,通過有限元軟件建立了二維圓和三維球的DBS模型,計算并比較了三電極驅(qū)動電流不同時對電極周圍區(qū)域電位的影響以及對刺激靶點位置和刺激強度的影響。其次,在神經(jīng)元仿真軟件NEURON7.3中,基于神經(jīng)元的電特性以及神經(jīng)建模的基本數(shù)學框架H-H模型,根據(jù)腦神經(jīng)纖維的幾何參數(shù)及電參數(shù),建立了相應(yīng)的腦神經(jīng)雙層電纜多室模型。最后,在DBS有限元模型中建立了神經(jīng)元模型,改變參數(shù)?的值并進行計算,將電極周圍區(qū)域神經(jīng)元模型的電位值提取出來,作為腦神經(jīng)細胞外電壓刺激,加載到雙層電纜多室模型上,通過NEURON7.3計算并比較了不同驅(qū)動電流刺激及不同脈寬的方波刺激時對腦神經(jīng)纖維興奮性的影響。本文將宏觀和微觀相結(jié)合,分析了DBS系統(tǒng)對腦神經(jīng)纖維興奮性的影響,為DBS系統(tǒng)的進一步研究及臨床應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：深部腦刺激 有限元 電場 神經(jīng)元模型 NEURON
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R741
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題的研究背景及意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 深部腦刺激的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 有限元仿真軟件與神經(jīng)元仿真軟件結(jié)合的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要工作12-14
• 第二章 基于有限元法對DBS電場分布的仿真研究14-30
• 2.1 有限元法簡介14-16
• 2.1.1 有限元法的基本原理14-15
• 2.1.2 有限元網(wǎng)格自由剖分方法15-16
• 2.2 二維DBS的有限元仿真研究16-24
• 2.2.1 二維DBS有限元模型的建立16-17
• 2.2.2 物理參數(shù)的選擇17-18
• 2.2.3 三電極結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2.4 二維DBS模型在單電極刺激下的仿真研究19-21
• 2.2.5 二維DBS模型在三電極模型下的電位分布研究21-24
• 2.3 三維DBS的有限元仿真研究24-27
• 2.3.1 三維DBS有限元模型的建立24-25
• 2.3.2 三維DBS模型在三電極模型下的電位分布研究25-27
• 2.4 小結(jié)27-30
• 第三章 電場分布對腦神經(jīng)興奮性的影響30-58
• 3.1 神經(jīng)電生理學基礎(chǔ)30-34
• 3.1.1 神經(jīng)元結(jié)構(gòu)30-31
• 3.1.2 靜息電位和被動膜反應(yīng)31-32
• 3.1.3 動作電位32-34
• 3.2 Hodgkin Huxley模型34-38
• 3.2.1 H-H方程34-37
• 3.2.2 多室模型37-38
• 3.3 仿真軟件NEURON38-40
• 3.3.1 NEURON的概述38
• 3.3.2 NEURON的建模思想38-39
• 3.3.3 NUERON中的物理量單位39-40
• 3.4 雙層電纜多室模型40-43
• 3.5 二維DBS模型中的仿真研究43-52
• 3.5.1 二維DBS有限元模型中的神經(jīng)元模型43-45
• 3.5.2 方波刺激對神經(jīng)元興奮性的影響45-49
• 3.5.3 方波脈寬變化對神經(jīng)元興奮性的影響49-52
• 3.6 三維DBS模型中的仿真研究52-56
• 3.6.1 三維DBS有限元模型中的神經(jīng)元模型52-53
• 3.6.2 不同脈寬的方波刺激對神經(jīng)元興奮性的影響53-56
• 3.7 小結(jié)56-58
• 第四章 總結(jié)與展望58-60
• 4.1 本文總結(jié)58
• 4.2 對研究工作的展望58-60
• 參考文獻60-64
• 攻讀學位期間所取得的相關(guān)成果64-66
• 致謝66

【參考文獻】

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本文編號：326191