【摘 要】
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脊髓电刺激(SCS)治疗慢性疼痛以一种开环的方式植入,植入后刺激参数一般保持不变.为了避免电极位置变化引起刺激强度不足或过度刺激,可以利用SCS电极记录的诱发复合动作电位(
【机 构】
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中国科学院电工研究所生物电磁学北京市重点实验室,北京100190;中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京100149;中国科学院电工研究所生物电磁学北京市重点实验室,北京100190
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脊髓电刺激(SCS)治疗慢性疼痛以一种开环的方式植入,植入后刺激参数一般保持不变.为了避免电极位置变化引起刺激强度不足或过度刺激,可以利用SCS电极记录的诱发复合动作电位(ECAP)作为反馈信号,来调整刺激参数.本文建立了 SCS同步记录ECAP的仿真模型,并研究ECAP波形与脊髓背侧柱(DC)纤维兴奋程度之间的关系.通过SCS有限元仿真模型和感觉纤维多房室电缆模型的耦合计算SCS作用下由膜电流引起的单纤维动作电位(SFAP),将SFAP叠加获得电极上记录的差分形式的ECAP信号.仿真结果表明ECAP中不同的波谷对应着不同直径的感觉纤维,由波谷位置和幅值可以判断DC纤维兴奋程度.不超过10％DC纤维兴奋时的ECAP波谷对应着大直径感觉纤维,20％及以上DC纤维兴奋时出现慢传导的波谷,对应着小直径感觉纤维,且DC纤维兴奋程度越高,波谷幅值越大,但大直径纤维对应的波谷幅值保持不变.本文建立的SCS同步采集ECAP仿真模型可以模拟ECAP信号并由波谷位置和幅度判断DC纤维兴奋程度,进而判定刺激强度过小、适当或过大,为基于ECAP的闭环SCS在未来的临床应用提供理论依据.
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