發(fā)布時間：2017-05-29 18:01

  本文關(guān)鍵詞：經(jīng)顱直流電刺激儀的設(shè)計及動物實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：阿茲海默癥(Alzheimer’s disease,AD),是一種誘因不明的神經(jīng)退行性疾病,臨床上主要表現(xiàn)為患者學(xué)習(xí)記憶能力、認知判斷能力、語言理解和運動功能的進行性衰退。近年來AD的患病人數(shù)越來越多,不僅給患者本身帶來了極大的痛苦,同時還給患者的家庭,仍至社會都帶來了沉重的負擔(dān)。然而現(xiàn)有治療方案的效果卻不是很理想。經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulation,t DCS)因為它具有無創(chuàng),易于實現(xiàn)、性價比高、安全方便等特點,以及日益被證實在治療AD上的有效性,已逐漸引起人們的重視。針對臨床研究的需要和國內(nèi)經(jīng)顱直流電刺激儀市場空白這一現(xiàn)狀,開發(fā)了一款基于FPGA的經(jīng)顱直流電刺激儀。該刺激儀以FPGA芯片EP2C35F672C6為控制核心,結(jié)合VHDL編程,FPGA實時響應(yīng)外界對刺激參數(shù)的設(shè)置申請,驅(qū)動相應(yīng)的模塊產(chǎn)生強度可調(diào)、頻率或周期可調(diào)、脈寬可調(diào)、刺激波形可選的數(shù)字式刺激信號,并通過D/A轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)數(shù)字信號向模擬信號的轉(zhuǎn)換,然后對模擬信號加以恒流處理,最后輸出的刺激電流通過表面電極作用于患者的靶區(qū)域。此外,該刺激儀中還增加了電極接觸情況監(jiān)測功能,實時監(jiān)測刺激過程中電極接觸情況。最后利用所設(shè)計的刺激儀開展t DCS在AD大鼠動物模型上的應(yīng)用研究。論文首先闡述了AD當(dāng)前所面臨的嚴峻形勢和治療瓶頸,由此引出t DCS。然后通過分析t DCS在AD臨床實驗中的結(jié)果以及兩款經(jīng)顱直流電刺激儀的性能參數(shù),確定了刺激儀的設(shè)計指標(biāo)。其次詳細介紹了刺激儀的硬件電路的設(shè)計,包括電源管理模塊、人機交互模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、恒流源模塊以及電極接觸情況監(jiān)測模塊等。接下來介紹了刺激儀的軟件模塊化的設(shè)計,主要完成刺激波形生成模塊、刺激時間設(shè)置模塊、D/A轉(zhuǎn)換控制模塊、按鍵控制模塊和顯示控制模塊的設(shè)計。完成整機的設(shè)計后,對其進行了調(diào)試,結(jié)果顯示刺激儀的各項性能指標(biāo)基本達到預(yù)期要求。最后,為了檢測經(jīng)顱直流電刺激儀在實際應(yīng)用中的表現(xiàn),驗證t DCS對AD大鼠的學(xué)習(xí)記憶功能障礙的改善作用,運用刺激儀對AD大鼠模型的右側(cè)額葉區(qū)施加不同強度的重復(fù)陽極t DCS,并通過行為學(xué)和病理學(xué)方法評價t DCS對AD大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響,分析t DCS對AD的作用機制。結(jié)果顯示100?A和200?A的t DCS對AD大鼠學(xué)習(xí)記憶功能障礙具有顯著的修復(fù)作用。
【關(guān)鍵詞】：經(jīng)顱直流電刺激 FPGA 阿茲海默癥 動物模型 刺激儀
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R197.39
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景和意義8
• 1.2 經(jīng)顱直流電刺激技術(shù)8-12
• 1.2.1 經(jīng)顱直流電刺激的原理8-9
• 1.2.2 經(jīng)顱直流電刺激在AD中的研究現(xiàn)狀9
• 1.2.3 經(jīng)顱直流電刺激儀的發(fā)展9-12
• 1.3 論文的主要內(nèi)容和規(guī)劃12-14
• 1.3.1 論文的主要內(nèi)容12
• 1.3.2 論文的規(guī)劃12-14
• 2 經(jīng)顱直流電刺激儀的設(shè)計14-43
• 2.1 經(jīng)顱直流電刺激儀的總體設(shè)計14-15
• 2.1.1 經(jīng)顱直流電刺激儀的系統(tǒng)組成14
• 2.1.2 經(jīng)顱直流電刺激儀的參數(shù)指標(biāo)14-15
• 2.2 經(jīng)顱直流電刺激儀的硬件設(shè)計15-31
• 2.2.1 FPGA控制模塊15-17
• 2.2.2 電源管理模塊17-23
• 2.2.3 人機交互模塊23-25
• 2.2.4 D/A轉(zhuǎn)換模塊25-28
• 2.2.5 恒流源模塊28-30
• 2.2.6 電極接觸情況監(jiān)測模塊30-31
• 2.3 經(jīng)顱直流電刺激儀的軟件設(shè)計31-40
• 2.3.1 Quartus II開發(fā)軟件和硬件描述語言VHDL的簡介32-34
• 2.3.2 刺激波形生成模塊的設(shè)計34-37
• 2.3.3 刺激時間設(shè)置模塊的設(shè)計37-38
• 2.3.4 D/A轉(zhuǎn)換控制模塊的設(shè)計38-39
• 2.3.5 按鍵控制模塊的設(shè)計39-40
• 2.3.6 顯示控制模塊的設(shè)計40
• 2.4 經(jīng)顱直流電刺激儀的調(diào)試40-43
• 2.4.1 刺激儀輸出波形測試41
• 2.4.2 恒流源模塊的線性度測試41-42
• 2.4.3 恒流源模塊的恒流效果測試42-43
• 3 動物實驗43-58
• 3.1 實驗?zāi)康?/span>43
• 3.2 材料和方法43-47
• 3.2.1 動物43
• 3.2.2 模型的制備43
• 3.2.3 Aβ 注射位置的判斷43-44
• 3.2.4 經(jīng)顱直流電刺激44-45
• 3.2.5 學(xué)習(xí)記憶行為的檢測45-46
• 3.2.6 組織學(xué)處理46
• 3.2.7 Bielschowsky銀染46
• 3.2.8 尼氏體染色46
• 3.2.9 乙酰膽堿轉(zhuǎn)移酶和膠質(zhì)纖維酸性蛋白免疫組化實驗46-47
• 3.2.10 蘇木精-伊紅(H&E)染色47
• 3.2.11 形態(tài)學(xué)分析47
• 3.2.12 統(tǒng)計學(xué)分析47
• 3.3 實驗結(jié)果47-54
• 3.3.1 經(jīng)顱直流電刺激后學(xué)習(xí)記憶能力的變化48-50
• 3.3.2 經(jīng)顱直流電刺激后海馬組織各子區(qū)域星形膠質(zhì)細胞的變化50
• 3.3.3 經(jīng)顱直流電刺激后海馬組織各子區(qū)域神經(jīng)細胞尼氏體的變化50-51
• 3.3.4 經(jīng)顱直流電刺激后海馬組織各子區(qū)域神經(jīng)細胞ChAT和GFAP表達的變化51-53
• 3.3.5 蘇木精-伊紅(H&E)染色結(jié)果53-54
• 3.4 討論54-58
• 3.4.1 tDCS改善AD大鼠學(xué)習(xí)記憶功能障礙的可能機制54-56
• 3.4.2 tDCS的刺激模式56
• 3.4.3 tDCS的安全性56-58
• 4 總結(jié)與展望58-60
• 4.1 總結(jié)58-59
• 4.2 展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-65
• 附錄A作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄65

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  本文關(guān)鍵詞：經(jīng)顱直流電刺激儀的設(shè)計及動物實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：405368