本文關(guān)鍵詞：不同刺激條件下的視神經(jīng)多纖維模型仿真研究

  更多相關(guān)文章： 視神經(jīng)視覺假體 有限元建模 多纖維模型 電刺激 微電極

【摘要】：目前通過視覺假體對盲人進(jìn)行視覺功能修復(fù)是國際上的研究熱點(diǎn)之一。視覺假體是一種可將圖像信息處理、編碼，通過微電極陣列對視覺神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行電刺激，從而在視覺中樞產(chǎn)生人工視覺感知，恢復(fù)盲人視覺的一種人工器官。我們小組提出了一種采用刺入式微電極陣列對視神經(jīng)纖維進(jìn)行電刺激實(shí)現(xiàn)視覺修復(fù)的視神經(jīng)視覺假體。 為了了解視神經(jīng)纖維在電刺激下的響應(yīng)規(guī)律，本研究采用數(shù)學(xué)建模的方法，在實(shí)驗(yàn)室前期工作建立的單根視神經(jīng)纖維模型的基礎(chǔ)上，建立了更為復(fù)雜的多視神經(jīng)纖維在外部電場刺激下的響應(yīng)模型，通過研究不同電刺激條件下外部電場改變對視神經(jīng)纖維興奮區(qū)域的影響，為視神經(jīng)視覺假體電極的設(shè)計(jì)及電刺激參數(shù)的選擇提供一定的理論依據(jù)。 本文主要包括以下三方面的內(nèi)容：一、基于COMSOL Multiphysics有限元軟件對刺激電極在視神經(jīng)中產(chǎn)生的外部電場進(jìn)行建模與仿真；二、利用NEURON軟件建立視神經(jīng)多纖維模型，并將COMSOL外部電場仿真結(jié)果輸出到多纖維模型中，實(shí)現(xiàn)外部電場對視神經(jīng)纖維的有效刺激；三、通過選擇不同的電刺激波形、改變電極的幾何結(jié)構(gòu)，研究電刺激參數(shù)及電極幾何結(jié)構(gòu)對視神經(jīng)纖維興奮區(qū)域的影響。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)包括兩個(gè)方面：一、以視神經(jīng)的解剖結(jié)構(gòu)和電生理特性為依據(jù)，建立了與實(shí)際相符的電極電刺激視神經(jīng)的有限元模型；二、建立了視神經(jīng)多纖維模型，從興奮區(qū)域的大小與形狀兩個(gè)角度考慮外部電場的改變對視神經(jīng)興奮性的影響，為視神經(jīng)視覺假體中微電流刺激方案的選擇和刺激電極的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：視神經(jīng)視覺假體 有限元建模 多纖維模型 電刺激 微電極
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R77;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-12
• 圖錄12-14
• 表錄14-15
• 第一章 緒論15-22
• 1.1 視覺假體概述15-19
• 1.1.1 視網(wǎng)膜假體15-17
• 1.1.2 視皮層假體17
• 1.1.3 視神經(jīng)假體17-19
• 1.2 視神經(jīng)視覺假體的仿真研究19-20
• 1.2.1 研究意義19
• 1.2.2 研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容20-22
• 第二章 基于 COMSOL 的刺激電極外部電場仿真22-33
• 2.1 COMSOL 有限元分析軟件簡介22
• 2.2 電極-視神經(jīng)模型22-29
• 2.2.1 幾何結(jié)構(gòu)22-25
• 2.2.2 參數(shù)設(shè)置25-27
• 2.2.3 網(wǎng)格劃分27-28
• 2.2.4 邊界條件28-29
• 2.3 電場仿真結(jié)果29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 基于 NEURON 的視神經(jīng)多纖維仿真模型33-44
• 3.1 單根視神經(jīng)纖維模型33-40
• 3.1.2 雙層電纜多室模型34-35
• 3.1.3 模型的幾何劃分35-36
• 3.1.4 離子通道及電學(xué)參數(shù)36-38
• 3.1.5 模型檢驗(yàn)38-40
• 3.2 視神經(jīng)多纖維模型40-41
• 3.3 COMSOL 與 NEURON 的結(jié)合41-42
• 3.4 基于 MATLAB 的軟件平臺(tái)42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 仿真結(jié)果44-67
• 4.1 興奮區(qū)域44-45
• 4.2 刺激波形的選擇對視神經(jīng)興奮性的影響45-50
• 4.2.1 負(fù)脈沖刺激與正脈沖刺激45-47
• 4.2.2 BP-C 刺激與 BP-A 刺激47-48
• 4.2.3 APS-C 刺激與 PPS-A 刺激48-50
• 4.3 刺激脈寬的改變對視神經(jīng)興奮性的影響50-52
• 4.4 電極幾何結(jié)構(gòu)的改變對視神經(jīng)纖維興奮性的影響52-64
• 4.4.1 電極的暴露面積不變，，改變電極的錐度52-55
• 4.4.2 電極錐度不變，改變電極的暴露面積55-58
• 4.4.3 電極的基部半徑不變，改變電極的暴露長度58-61
• 4.4.4 電極的暴露長度不變，改變電極的基部半徑61-64
• 4.5 負(fù)脈沖刺激視神經(jīng)纖維的興奮與阻斷64-66
• 4.5.1 動(dòng)作電位的產(chǎn)生、傳播與阻斷64-65
• 4.5.2 刺激強(qiáng)度對興奮阻斷的影響65-66
• 4.5.3 刺激脈寬對興奮阻斷的影響66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第五章 結(jié)果討論與分析67-72
• 5.1 模型的局限性與可行性67
• 5.2 刺激波形的選擇67-69
• 5.3 刺激脈寬的選擇69
• 5.4 刺激電極幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)69-70
• 5.5 動(dòng)作電位阻斷現(xiàn)象分析70-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 全文總結(jié)72-73
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)73
• 6.3 研究展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 致謝79-80
• 攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果80

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫靜靜;視神經(jīng)和脈絡(luò)膜上腔電刺激誘發(fā)視覺皮層響應(yīng)的特性研究[D];上海交通大學(xué);2012年

本文編號：1113140