脊髓损伤(spinal cord injury,SCI),是医学中一种严重的创伤性疾病,在全球,每一百万人当中就有40到80人遭受着创伤性或非创伤性的脊髓损伤疾病的折磨。研究表明患有SCI患者的过早死亡率是普通人的2到5倍,其特点为发病率高、致残、致亡率高。截止到目前,较为有效的修复手段为细胞移植治疗,移植细胞包括骨髓间充质干细胞、胚胎干细胞等,而自体细胞移植目前存在数量少、活力低等问题,前期实验研究表明低强度脉冲超声(Low Intensity Pulse Ultrasounds,LIPUS)可以促进体外培养的骨髓间充质干细胞(Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells,BMSCs)增殖,但是在医学实验中,LIPUS系统的最佳照射参数则需要通过不断地实验去摸索,由于人力、物力以及时间的限制,在每一个可能的试验点去进行实验是不现实的。本项目运用全骨髓贴壁法提取体外培养的骨髓间充质干细胞,并运用本课题组自行搭建的LIPUS系统进行实验,将人工神经网络与群智能寻优方法相结合运用到医学实验中。基于前期实验数据(实验条件为电压(5V、6V、7V和8V),频率(0.6MHz、0.8MHz、1.0MHz 和 1.2MHz)以及时间(3min、6min 和 9min)),运用径向基(Radial Basis Function,RBF)神经网络及粒子群寻优算法(Particle Swarm Optimization,PSO)进行拟合寻优,并进行实验验证,其中RBF神经网络由三个神经元构成的输入层、中心未确定的中间层以及一个神经元构成的输出层组成,粒子群算法的权重因子c1、c2设置为1.49445,迭代次数设置为200。在前期实验中得到的细胞活性最大值为1.196,运用寻优算法得到的最佳实验条件(6.5V、0.899MHz及7.59min)进行验证实验得到的细胞活性值为1.252,实验证明实验室自行搭建的LIPUS系统以及将人工神经网络及寻优算法运用到医学实验中是可行的,可以有效地提高细胞的活性。在此基础上建立大鼠脊髓损伤模型,进行细胞移植修复大鼠脊髓损伤,并将脊髓损伤一周后的大鼠随机地分为四组:假手术组、对照组、BMSCs组以及LIPUS-BMSCs组,通过BBB评分对大鼠后肢运动功能恢复进行评分。实验结果表明,LIPUS-BMSCs组的恢复情况最好,实验证明了 LIPUS作为一种体外激励方式可以提高BMSCs修复脊髓损伤的作用,并且将神经网络优化算法结合医学实验提高了医学实验的效率,节省了人力、物力和财力,为医学实验以及临床治疗提供了不同的手段。