本文關(guān)鍵詞：基于仿真模型的不同三維電極在視網(wǎng)膜上電刺激的研究

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【摘要】：視網(wǎng)膜上假體在恢復(fù)視網(wǎng)膜色素變性和老年黃斑變性致盲的患者視力上取得了重大進(jìn)展，是當(dāng)今視覺(jué)修復(fù)領(lǐng)域的熱門研究方向之一。電極刺激視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的有效性對(duì)視網(wǎng)膜上假體的性能起著至關(guān)重要的作用。本研究通過(guò)計(jì)算機(jī)建模仿真計(jì)算，探索不同三維形狀電極對(duì)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞進(jìn)行電刺激的效果。首先基于多物理場(chǎng)建模與仿真系統(tǒng)（COMSOL）建立了視網(wǎng)膜與多種形狀電極（平面、錐面、球面）的三維模型，，仿真計(jì)算出不同電極電刺激視網(wǎng)膜形成的空間電場(chǎng)和電勢(shì)分布。然后，基于NEURON神經(jīng)元計(jì)算仿真軟件，建立了包含高濃度鈉離子通道帶的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞電刺激模型。最后，將空間電勢(shì)引入視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞電刺激模型中。通過(guò)觀察不同電極刺激引起的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞興奮的情況，研究電極和視網(wǎng)膜間距離，電極尺寸和電極幾何形狀等因素對(duì)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞興奮的影響。仿真模擬和分析研究表明，當(dāng)電極視網(wǎng)膜間距離較小時(shí)，引起視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的閾值電流較小。相比而言，直徑較小的電極的閾值電流較低，但是其需要的閾值電荷密度比較高，在因此在電極安全性上存在著一定的隱患。視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對(duì)非平面電極的電刺激響應(yīng)與其對(duì)平面電極的響應(yīng)有所不同，其中，凹型球面電極在電刺激安全性和選擇性上都優(yōu)于其他形狀的電極，有望成為未來(lái)視網(wǎng)膜上假體電極設(shè)計(jì)可行的發(fā)展方向。 本文的研究結(jié)果對(duì)未來(lái)視網(wǎng)膜上假體的電極制作奠定了良好的研究基礎(chǔ)，對(duì)刺激電極性能的優(yōu)化與設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：視網(wǎng)膜上假體 三維有限元模型 神經(jīng)節(jié)離子通道模型 電極安全性 電刺激選擇性
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R318.18
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 視網(wǎng)膜生理基礎(chǔ)14-18
• 1.1.1 視網(wǎng)膜生理結(jié)構(gòu)14-17
• 1.1.2 視覺(jué)神經(jīng)傳導(dǎo)通路17-18
• 1.2 視覺(jué)假體概述18-22
• 1.2.1 視覺(jué)假體原理19-20
• 1.2.2 視網(wǎng)膜上假體20-22
• 1.3 本論文研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.3.1 本文研究的內(nèi)容22-23
• 1.3.2 本文研究的意義23-24
• 第二章 視網(wǎng)膜與刺激電極的仿真建模及電場(chǎng)分布計(jì)算24-49
• 2.1 視網(wǎng)膜和刺激電極的建模24-29
• 2.1.1 有限元計(jì)算的基本原理24-25
• 2.1.2 基于 COMSOL 的視網(wǎng)膜仿真環(huán)境配置25
• 2.1.3 多層視網(wǎng)膜模型25-27
• 2.1.4 刺激電極模型27-29
• 2.2 有限元電場(chǎng)仿真計(jì)算結(jié)果分析29-37
• 2.2.1 平面電極多物理場(chǎng)仿真結(jié)果30-31
• 2.2.2 球面電極多物理場(chǎng)仿真結(jié)果31-34
• 2.2.3 錐面電極多物理場(chǎng)仿真結(jié)果34-37
• 2.3 視網(wǎng)膜節(jié)細(xì)胞層電場(chǎng)分布情況分析37-48
• 2.3.1 同電流刺激下不同電極在視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)層產(chǎn)生的電場(chǎng)分布38-41
• 2.3.2 不同電極對(duì)應(yīng)的閾值電流與閾值電荷密度41-45
• 2.3.3 不同形狀電極在同閾值倍數(shù)電流刺激下響應(yīng)情況45-48
• 2.4 本章小結(jié)48-49
• 第三章 視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞電刺激建模與仿真計(jì)算49-54
• 3.1 單神經(jīng)節(jié)細(xì)胞模型49-51
• 3.2 單神經(jīng)節(jié)細(xì)胞模型電刺激下的閾值特性51-52
• 3.3 多神經(jīng)節(jié)細(xì)胞模型52-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第四章 基于神經(jīng)節(jié)細(xì)胞模型的不同三維電極刺激響應(yīng)分析54-71
• 4.0 基于 MATLAB 的空間電勢(shì)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)54-55
• 4.1 電極視網(wǎng)膜間距離對(duì)于電刺激響應(yīng)的影響55-60
• 4.2 電極尺寸對(duì)于電刺激響應(yīng)的影響60-64
• 4.3 電極幾何形狀對(duì)于電刺激響應(yīng)的影響64-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-72
• 5.1 研究總結(jié)71
• 5.2 進(jìn)一步的工作71-72
• 附錄 1 視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞離子通道參數(shù)72-73
• 附錄 2 視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞離子通道動(dòng)態(tài)方程73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文79

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：807406