面向中风大鼠上肢运动功能康复的神经假体技术研究

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缺血性中风引起的上肢运动功能障碍严重影响患者生活质量,目前常用的临床康复手段,如机械辅助康复、经颅神经调控等,对中风后运动康复的效果不甚理想。运动神经假体技术作为一种新兴的康复手段已经被证明,不仅可以有效改善由脊髓损伤或脑损伤引起的上下肢运动功能障碍,而且可以影响神经可塑性,但该技术在中风康复的研究尚处起步阶段。当前神经假体技术在中风康复应用中面临几个主要问题:如何选择合适的刺激反馈位点及刺激模式,对上肢运动功能进行有效改善;如何选择合适的神经信号特征准确解码运动意图,触发反馈电刺激;以及如何构建集信号采集记录、神经特征计算及电刺激反馈于一体的小型神经假体系统并应用于中风康复治疗。针对以上问题,本论文首先构建了稳定的引发单侧上肢运动功能障碍的中风模型,并搭建了完整的行为评价体系;其次,探究了有效改善运动功能的电刺激位点和参数;随后,探索了中风状态下运动相关皮层的运动解码能力,并通过对神经信号频谱特征的解码效果分析,选取了最优解码特征;最后,构建了基于运动意图解码的神经假体系统并探究了在中风康复的效果,初步证明了系统的可靠性和有效性。本研究主要工作及创新点如下:1.构建了大鼠运动皮层的精准光栓缺血模型,搭建了上肢运动行为评价体系,明确了有效改善运动功能的微电刺激位点和参数。2.探索了缺血损伤状态下,损伤区域及周边皮层和运动前区皮层的运动控制能力。通过对慢性中风期损伤及周边皮层和运动前区皮层局部场电位信号频谱特征的变化及运动解码能力分析,找出了最优解码特征。3.构建了基于运动意图解码的神经假体系统。该系统解决了传统神经假体系统中刺激触发信号特征与运动控制关系不明确的问题,实现了基于LFP高频能量的运动意图在板解码和刺激反馈实时输出,为神经假体技术在中风康复的研究提供了硬件保证。在此基础上,探究了神经假体技术在慢性中风大鼠上肢运动功能康复的效果,初步证明了神经假体技术在中风康复的可行性和有效性,对大批次实验的开展具有参考和指导价值。综上所述,本研究针对神经假体技术在中风康复中的应用进行了系统全面的基础研究,并构建了基于运动意图解码的神经假体系统,初步验证了该技术对中风康复的效果,为运动神经假体技术在中风康复中的临床研究提供了指导和参考。
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