腦深部刺激微電極對類腦組織靶點定位誤差的控制研究.pdf

1、腦深部刺激(Deep brain stimulation，DBS)已經(jīng)成為帕金森病、癲癇等神經(jīng)性疾病的重要治療手段之一。但是由于在植入過程中腦內(nèi)部組織及大長徑比探針的影響，目前臨床上的靶點定位精度不高，造成不可預測的手術(shù)并發(fā)癥，對病人造成較大的傷害，甚至危及生命。本課題在相對成熟的腦深部刺激技術(shù)和此前課題組作了較多實驗的基礎(chǔ)上，提出了一種基于模糊控制方法的進針策略，對于提高進針精度、減小靶點定位誤差具有重要的作用和意義。
　　在目

2、前腦組織力學性能研究的基礎(chǔ)上，配制與其性能接近的類腦組織-明膠凝膠，將微電極探針植入過程和靶點誤差測量過程可視化。通過在豬腦組織和明膠中探針植入實驗，分析探針軸向力的變化趨勢，明膠表現(xiàn)出的彈性和粘性較為相似。在豬腦組織深度10mm、15mm峰值力0.0131N、0.0144N，相應(yīng)的明膠中為0.0150N和0.0157N。
　　在不同運動參數(shù)下進行微電極探針在明膠中植入實驗，實驗結(jié)果表明:在僅有直線植入時，探針的剛度力隨著進給速度

3、的增加而逐漸上升;旋轉(zhuǎn)運動可以有效的降低植入過程中的軸向力，減小進針路徑的偏差;往復植入能夠有效地釋放探針上的應(yīng)力，進而調(diào)整針尖進給方向。綜合分析，可以調(diào)整運動參數(shù)，使靶點定位誤差盡量減小。
　　基于探針在明膠中的力學分析，提出直線進給、旋轉(zhuǎn)進給、往復進給相結(jié)合的進針策略，利用模糊控制方法控制微電極探針的進給。通過不同運動參數(shù)對靶點誤差的影響，確定模糊控制器的輸入輸出變量論域。在Matlab中設(shè)計模糊控制器，輸出控制變量的控制結(jié)果