神经假体与脊髓损伤

神经假体(neuroprosthesis)是一类植入体内帮助恢复神经功能的高科技电子装置,是硬科学(数学、物理学)、软科学(生理学、生物化学、神经科学)、工程学(生物医学、电子学、力学、材料学、计算机)和临床医学等多学科共同合作的成果。神经假体结构复杂,要求安全、耐用、小巧和高效,包含体内植入部分(电极、导线和皮下接收-刺激器)和体外控制部分(控制盒和发射器)。耗电量大的神经假体(如运动神经假体,多属神经刺激术的范畴,neurostimulation)体内部分不带电源,通过体外发射器经电磁感应为体内装置提供电能和参数指令。耗电量小的神经假体(多属神经调理术的范畴,neuromodulation)体内部分常自带电源。目前临床应用的神经假体种类很多,有些已很成熟,有的仍在研发试用阶段。脊髓损伤(spinalcordinjury,SCI)因损坏了下行的皮质脊髓束,使损伤平面以下仍存活的脊髓神经细胞与大脑失去联系,因而失去了大脑的意识支配,不能进行意愿性的功能活动。虽然脊髓再生与修复技术有望在21世纪的早期应用于临床,但脊髓功能不可能完全恢复。因此,辅助技术在SCI的功能康复中仍将起重要作用。运动神经假体(motorneuroprostheses)是一类帮助恢复运动功能的电子装置,用人工电刺激的方法来代替大脑发出的神经冲动,起到控制肌肉活动?

运动神经假体康复技术回顾与展望

运动神经假体是一类帮助神经系统受损患者恢复或替代其身体运动功能的电子装置,通过功能性电刺激(FES)技术代替大脑发出神经控制命令来激励相关肌肉活动、驱动受损肢体或直接控制人工假体完成预期动作,达到恢复或替代肢体运动功能目的.另外,脑-机接口(BCI)技术也是运动神经假体系统中的关键组成部分,它通过提取与解码大脑神经活动实现人脑与神经假体之间的交互.目前,随着FES技术以及BCI技术的高速发展,运动神经假体系统已经在脊髓损伤和中风患者的康复和功能辅助方面得到了广泛的临床应用,现阶段的研究热点在于如何开发更加有效的神经译码技术,提取出更丰富的大脑指令信息,使患者可以控制神经假体完成复杂的运动功能来满足日常活动的需要.未来,运动神经假体系统将向着便携化、网络化和更加逼近自然肢体功能的方向发展.本文主要介绍运动神经假体系统的组成和应用,综述运动神经假体康复技术的发展历程与现状,以期为神经损伤患者及从事神经假体技术研究的科研人员提供参考和帮助.

神经假体移植与神经源性膀胱

背景:脊髓损伤后由于神经传导通路中断,膀胱失去正常调控,经常出现尿潴留及肾损害,其膀胱功能重建一直是神经泌尿外科学研究的难点之一,神经假体移植被认为是重建其功能的有效手段。目的:探讨近年来应用神经假体移植治疗脊髓损伤后神经源性膀胱的最新进展。方法:应用计算机检索CNKI和springer数据库中1988-01/2009-12关于神经假体移植治疗神经源性膀胱的文章,在标题和摘要中以"神经假体,移植,治疗,神经源性膀胱,电刺激"或"Neuroprostheses,Implantion,Treat,Neurogenic bladder,Electrical stimulation"为检索词进行检索。选择文章内容与神经假体移植治疗神经源性膀胱相关并发表在权威杂志上。根据纳入标准选择44篇文章进行综述。结果与结论:目前脊髓再生研究尚无重大进展的情况下,神经假体移植技术逐渐成为重建脊髓损伤后神经功能的主要手段。当前临床上治疗神经源性膀胱的神经假体有2种:一是Finetech-Brindley膀胱系统,另一种是InterStim-Therapy膀胱系统。近年来4种新技术的开展将对神经假体治疗神经源性膀胱带来革命性变化:①阳极阻滞技术。②条件性电刺激。③注射型神经假体。④刺激阴部神经分支。

用于肢体运动系统的神经假体研究进展

介绍一种基于功能性电刺激(FES)技术、用以恢复上下肢体运动功能的神经假体的发展概况和用于脊髓损伤、中风等康复临床中存在的问题,并展望其前景。

运动神经假体研究进展

主要介绍运动神经假体的原理、应用和现状,并对运动神经假体存在的问题和发展趋势做一个总结展望。

面向视神经假体的目标感知与编码DSP系统

在视神经假体工作原理的基础上,给出了视神经假体设计过程中目标感知和光幻视编码的解决方案,给出了基于DSP硬件平台的设计与实现过程,展示了通过该平台快速实现目标感知和光幻视编码的实验结果。

周围性面瘫的神经假体治疗

周围性面瘫是临床常见疾病,其并发症和后遗症治疗不及时时常发生,现有的手术和非手术治疗均不是根治性治疗方法。合适的电流刺激对于面神经损伤的修复和再生有一定的价值。随着生物材料相容性的发展,神经假体广泛应用和可植入式器件替代治疗成为新的治疗手段。因此,应用微机电系统技术制备的可植入神经假体治疗周围性神经损伤疾病在动物研究和临床工作得到进一步的深入。

神经假体在颈髓损伤患者手功能重建中取得良好效果

颈髓损伤患者丧失对手的意识控制,严重影响生活质量。目前对前臂无残留任何功能肌肉(C_5和C_6颈髓平面)的患者,通过体内植入生物电子工程制造的手功能神经假体,可恢复拇指的侧捏和手指的掌侧抓握功能,显著提高患者的生活自理能力。美国Freehand系统1997年获得FDA认证,在临床应用200余例,效果良好。Freehand系统由体内植入部分和体外控制部分组成,两者之间通过电磁感应起作用,引起相应的肌肉按序收缩而产生功能。

植入神经假体对脊髓损伤患者恢复大小便功能的影响

大小便障碍是脊髓损伤后的常见并发症。本文通过对脊髓损伤患者植入神经假体对骶神经的刺激及骶神经后根切除术 ,探讨植入神经假体对脊髓损伤患者恢复大小便功能所起的作用及其社会、经济意义。

神经假体能量和数据传输的发展与研究

随着科学技术的发展,神经假体已经在神经修复医学工程中得到广泛应用,以解决单纯依靠药物和手术方法等难以治疗的难题。由于神经假体的部分植入性和实时处理性,能量和数据传输是神经假体的重要组成部分之一,在很大程度上决定了神经假体的实用价值。文中介绍了神经假体及其能量供给方式、体内外通信的研究现状和进展,尤其重点论述了电磁感应高效传输能量采用的电磁耦合和E类放大器的设计、为避免双频段传输能量和数据之间电磁干扰所采用的线圈设计和数据调制的选择,以及反映体内状态信息以便监控的反向数据传输。

智能神经假体——神经信息传递的非线性建模

智能神经假体是一种替代大脑特定功能的电子装置,为受损的大脑区域开辟一条人工电子通路,通过重塑神经信息传递,修复因神经受损导致的大脑智能缺失。当前,对于这种“替代通路”的设计更多来源于局部功能连接模型,而缺乏针对不同脑区间高度非线性连接的精细建模,这限制了神经假体可重建的感认知能力。本文旨在探讨面向智能神经假体神经信息传递的非线性建模问题,为实现更精准的智能神经假体提供拟合度更高、性能更稳定的理论模型。本文首先简要回顾神经假体的研究进展;其次,针对现有神经信息传递模型非线性表达能力差、性能不稳定等不足进行分析;最后,探讨非线性神经信息传递模型的设计与实践。

植入式神经假体恢复颈髓损伤四肢瘫痪的手功能

颈髓损伤使患者丧失对手的意识控制，严重影响其生活质量。目前对前臂无残留任何功能肌肉（C5和C6颈髓平面）不能进行肌腱转位的患者，通过体内植入经生物电子工程制造的手功能神经假体，可恢复拇指的侧捏和手指的掌侧抓握功能，显著提高患者的生活自理能力。美国Freehand系统1997年获得FDA认证，在临床应用200余例。本文介绍了Freehand系统工作原理、临床病例选择、手术植入方法、辅助手术和治疗效果。

植入式神经假体恢复截瘫患者的站立行走功能

近20年来功能性电刺激(经皮、植入)应用于恢复截瘫患者的站立行走功能方面取得了不少成果。目前已有几种植入式神经假体在临床试用。植入式神经假体恢复下肢站立行走功能的研究进展，包括神经假体结构、临床病例要求、靶肌肉选择、植入方法、治疗效果和今后展望。

瑞士科学家研发出模拟肌肉运动控制的智能神经假体

最近,瑞士洛桑联邦理工学院神经科学家从自然的肌肉运动控制中获得灵感,设计出多种新型假体设备,从脑控轮椅、远程监控机器人到先进的义肢,能更好地替代人体四肢功能。经过测试,用户能用这些神经假体完成多种任务。研究人员最近在美国旧金山召开的认知神经科学协会（CNS）大会上宣布了最新成果。这些神经假体设备由＂脑—机接口＂（BCIs）控制,能破解大脑信号,

基于在体阻抗测量的视神经假体反馈系统构建

目的:构建视神经视觉假体反馈系统,寻求在体测量刺激电极-视神经联合阻抗的方法,使之作为在体情况下评估刺激电极状态的依据。方法:分析电极-视神经的阻抗模型,利用刺激器的双向脉冲刺激电流作为电极-视神经阻抗的载体,采用三电极阻抗测量法对电极-视神经的阻抗进行在体测量。结果:在误差允许的范围内,本试验构建的反馈系统能够在视神经视觉假体刺激的同时,测量出刺激电极间的电极-视神经阻抗。结论:在不改变测量信号发生器的情况下,可以利用微电流刺激器产生的刺激电流作为阻抗的测量信号,此种方法既不增加假体装置的规模,又能取得较精确的测量结果。