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神经调控技术在帕金森病冻结步态中的研究进展

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中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 2023年第5期 0184-0187页

作者：凯迪日耶·阿卜来提郝玉军新疆医科大学第一附属医院新疆乌鲁木齐830000

帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是中老年多见的一大神经系统退行性疾病,仅次于阿尔兹海默病位居第二。冻结步态(freezing of gait,FOG)是PD患者常见的步态障碍,通常发生于启动、转弯、通过狭窄通道和即将到达目的地时,可以理解为患... 详细信息

帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是中老年多见的一大神经系统退行性疾病,仅次于阿尔兹海默病位居第二。冻结步态(freezing of gait,FOG)是PD患者常见的步态障碍,通常发生于启动、转弯、通过狭窄通道和即将到达目的地时,可以理解为患者虽有向前行进的意图但由于迈步障碍无法有效进行,常备描述为“脚黏到地上”,是一种易致残的步态障碍。虽然有一部分PD患者的FOG口服药物治疗效果不甚理想,目前PD的冻结步态仍以药物治疗为主。神经调控是一种电或化学手段来提高生命质量的科学、医学以及生物工程技术。也是神经修复学的重要组成部分,可以分为利用植入性和非植入性技术。神经调控有望成为药物难治性FOG治疗的重要手段。目前临床已知用于治疗帕金森病冻结步态的神经调控技术有脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)、经颅磁刺激、经颅直流电刺激、经脊髓刺激(spinal cord stimulation,SCS)等,这些技术在治疗帕金森病冻结步态在内的诸多运动障碍性疾病中显现出独特的优势。本文结合文献综述神经调控技术在帕金森病冻结步态中的应用进展。

关键词：神经调控脑深部电刺激术帕金森病冻结步态

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神经调控技术简述

山东大学学报（医学版） 2020年第8期58卷 50-60页

作者：张迪于猛刘霞山东大学齐鲁医院神经外科山东大学脑与类脑科学研究院山东济南250012 山东省脑功能重构重点实验室山东济南250012

神经调控是利用侵入性或非侵入性技术、采用物理性(光、磁、电、超声)或化学性手段改变神经系统功能的生物医学工程技术。过去的30年里,随着人们对脑功能调控机制的深入研究以及现代科学技术的发展,神经调控已经从基本概念转化为临床应... 详细信息

神经调控是利用侵入性或非侵入性技术、采用物理性(光、磁、电、超声)或化学性手段改变神经系统功能的生物医学工程技术。过去的30年里,随着人们对脑功能调控机制的深入研究以及现代科学技术的发展,神经调控已经从基本概念转化为临床应用,从单纯技术发展成百亿产业。同时,新兴的神经调控技术也不断涌现。神经调控技术的发展不但为神经科学基础研究提供了全新的研究工具,也为神经系统疾病临床治疗提供了崭新的干预手段。将简述神经调控技术的发展现状和应用领域,阐明不同神经调控技术的作用原理和优劣势,以及展望神经调控技术的发展前景。

关键词：神经调控神经功能重塑神经精神疾病

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神经调控用低频超声换能器的研究

神经调控用低频超声换能器的研究

作者：吴妍西安电子科技大学

学位级别：硕士

神经调控的出现为神经系统疾病提供了一种新的治疗方法,并且随着神经调控技术的发展,新兴的神经调控技术也随之不断地涌现。常见的非侵入性神经调控手段主要有经颅直流电刺激和经颅磁刺激,但都存在空间分辨率不高,穿透深度太浅的弊端,... 详细信息

神经调控的出现为神经系统疾病提供了一种新的治疗方法,并且随着神经调控技术的发展,新兴的神经调控技术也随之不断地涌现。常见的非侵入性神经调控手段主要有经颅直流电刺激和经颅磁刺激,但都存在空间分辨率不高,穿透深度太浅的弊端,于是研究人员日渐关注超声作为神经调控工具的可能性。为促进超声神经调控的发展,论文基于有限元仿真软件PZFlex对神经调控用超声换能器进行设计和性能仿真,并制备器件以研究其生物应用。主要的研究内容与成果如下:(1)因现有神经调控用超声换能器存在器件尺寸大、分辨率较差的问题,为此,论文内使用有限元仿真软件PZFlex设计并仿真不同造窝曲率半径的单侧曲面聚焦超声换能器,并额外仿真一个平面换能器作为对照组。仿真结果显示,单侧曲面结构可以提升低频超声换能器的横向分辨率,并且造窝曲率半径越小,分辨率提升效果越显著。其中,造窝曲率半径为5 mm的单侧曲面聚焦超声换能器其-3 dB横向分辨率仅为1.67 mm,相较于现有大部分神经调控用超声换能器具有较好的分辨率。此外,单侧曲面结构使得超声换能器的焦点处声压略有提升,在激励条件不变的情况下,这种结构提供了提升超声声场强度的新思路。(2)根据仿真结果制备单侧曲面聚焦超声换能器及作为对照组的平面超声换能器。由于工艺条件限制,单侧曲面聚焦超声换能器分别制备了造窝曲率半径为5 mm和7.5 mm的两个器件。随后使用实验室搭建的多功能超声测试平台表征了不同结构超声换能器在其厚度谐振频率(1 MHz)下的发射声场。实验结果与仿真结果基本吻合,相较于平面超声换能器,造窝曲率半径为5mm的单侧曲面聚焦超声换能器的-3 dB横向分辨率值(1.45 mm)约为平面超声换能器(2.65 mm)的一半,进一步表明单侧曲面聚焦超声换能器有望实现更加精准的神经调控效果。(3)仿真并表征单侧曲面聚焦超声换能器及平面超声换能器在400 kHz下的发射声场,建立含颅骨仿真模型以进一步研究单侧曲面聚焦超声换能器的神经调控能力。使用三种不同结构的超声换能器对小鼠大脑的运动皮层进行神经调控并监测小鼠的运动反应。结果表明,单侧曲面聚焦超声换能器相较于平面超声换能器具有更高的神经调控成功率,其中平面超声换能器、造窝曲率半径为7.5 mm及造窝曲率半径为5 mm的单侧曲面聚焦超声换能器的成功率分别为(32±10)%,(65±8)%与(84±7)%。

关键词：超声换能器单侧曲面结构聚焦神经调控

血糖调节和糖尿病干预的神经调控技术研究进展

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生物医学工程学杂志 2023年第6期40卷 1227-1234页

作者：刘洪运(综述) 王卫东(审校) 中国人民解放军总医院医学创新研究部生物工程研究中心北京100853 工业和信息化部生物医学工程与转化医学重点实验室北京100853

糖尿病及其并发症严重威胁着生命安全和人类健康,是全球关注的公共卫生问题。血糖控制是糖尿病干预和患者管理的关键。传统生活方式干预、药物、手术等疗法使不少患者受益。然而,由于患者依从性差、药物副作用、手术适应证局限等问题的... 详细信息

糖尿病及其并发症严重威胁着生命安全和人类健康,是全球关注的公共卫生问题。血糖控制是糖尿病干预和患者管理的关键。传统生活方式干预、药物、手术等疗法使不少患者受益。然而,由于患者依从性差、药物副作用、手术适应证局限等问题的存在,仍有患者难以有效控制血糖水平。随着生物电子医学的发展,神经调控技术以其特有的优势,在血糖控制和糖尿病干预领域展现了巨大的潜力。本文主要综述外周神经电刺激、超声神经调控、光遗传学等神经调控技术在血糖水平调节和糖尿病干预领域的研究进展和最新成果,分析存在的问题并展望发展趋势,以推动神经调控技术治疗糖尿病的临床研究及应用。

关键词：糖尿病干预神经调控迷走神经刺激超声神经调控光遗传学

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基于锥形光纤光镊的细胞操控与神经调控

中国激光 2023年第15期50卷 175-190页

作者：肖雨晴史阳李宝军辛洪宝暨南大学纳米光子学研究院广东省纳米光学操控重点实验室广东广州511443 仲恺农业工程学院自动化学院广东广州510225

光学操控已被广泛应用于生物医学、物理和材料科学等领域.近年来,锥形光纤光镊由于具有操作灵活、结构紧凑、易于制造等特点,在光学操控领域引起了极大关注.作为一种非侵入式光操控工具,锥形光纤光镊不会对生物组织和活体细胞产生接触... 详细信息

光学操控已被广泛应用于生物医学、物理和材料科学等领域.近年来,锥形光纤光镊由于具有操作灵活、结构紧凑、易于制造等特点,在光学操控领域引起了极大关注.作为一种非侵入式光操控工具,锥形光纤光镊不会对生物组织和活体细胞产生接触式物理损伤,因而可以直接应用于细胞的多维度操控.此外,红外光波对生物组织具有良好的穿透性,这使得锥形光纤光镊在生物及医学领域有着不俗的表现.在这篇综述,笔者总结了锥形光纤光镊在单细胞、多细胞、亚细胞等层面的研究现状,并介绍了其在神经细胞调控方面的最新进展.

关键词：生物光学光纤光学光纤光镊光捕获细胞操控神经调控

神经调控技术是治疗带状疱疹后神经痛的重要措施

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中华疼痛学杂志 2022年第2期18卷 148-149页

作者：宋涛中国医科大学附属第一医院疼痛科沈阳市110001

带状疱疹后神经痛的发病机制仍有许多不明之处。现阶段疼痛治疗应坚持以神经调控疗法为主,包括高电压脉冲射频、短时程神经电刺激等,避免行神经破坏治疗。

关键词：带状疱疹后神经痛神经调控高电压脉冲射频短时程神经电刺激

新型神经调控用TiO_2-Au光电转换纳米复合物性能研究（英文）

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无机材料学报 2017年第5期32卷 550-554页

作者：蒋莉刘佳男范文培刘艳颜倪大龙步文博中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院大学北京100049

本文提出了一种基于光电转换纳米复合物(NCs)的新型神经调控方式。NCs是TiO_2纳米晶表面连接金纳米粒子的复合物,可产生光电流并有效引发神经细胞去极化。在405 nm光照射下,NCs产生的光电流比单一TiO_2纳米晶产生的光电流强度显著提高。... 详细信息

本文提出了一种基于光电转换纳米复合物(NCs)的新型神经调控方式。NCs是TiO_2纳米晶表面连接金纳米粒子的复合物,可产生光电流并有效引发神经细胞去极化。在405 nm光照射下,NCs产生的光电流比单一TiO_2纳米晶产生的光电流强度显著提高。PC12细胞上的膜电位荧光探针和钙离子荧光探针测试结果显示,在405 nm光照下,经NCs处理的细胞发生去极化。在活体抗癫痫实验中进一步证明,NCs产生的光电流可明显减轻斑马鱼的癫痫发作。本研究结果表明NCs可进行神经调控,对神经疾病的治疗具有重要意义。

关键词：纳米复合物光电转换神经调控癫痫

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基于神经调控的慢性疼痛治疗方法介绍

康复学报 2024年第1期34卷 1-7,14页

作者：吴文南方医科大学珠江医院广东广州510282

随着人口老龄化发展,慢性疼痛已成为严重的公共卫生问题。长期依赖药物治疗面临依赖性和毒副作用的困境。基于神经调控的非药物干预治疗为改善此情况提供了新思路。本文首先阐明慢性疼痛的现状及药物治疗的局限,指出拓展神经调控治疗的... 详细信息

随着人口老龄化发展,慢性疼痛已成为严重的公共卫生问题。长期依赖药物治疗面临依赖性和毒副作用的困境。基于神经调控的非药物干预治疗为改善此情况提供了新思路。本文首先阐明慢性疼痛的现状及药物治疗的局限,指出拓展神经调控治疗的必要性。然后详细讨论神经调控治疗机制、主要方法及临床应用情况。同时,文章介绍了治疗效果评估的关键指标,并分析目前治疗方法的优劣势。最后,文章归纳相关治疗手段及当前面临的问题和挑战,展望未来研究方向,旨在系统梳理基于神经调控的慢性疼痛治疗策略,为改善慢性疼痛患者预后质量提供借鉴。

关键词：慢性疼痛老龄化神经调控疗效评价

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多电极联合电刺激神经调控模型建立与分析

中国医学物理学杂志 2021年第12期38卷 1524-1528页

作者：张双余远昱王久江徐晶旷江明杨济宁张涛内江师范学院人工智能学院四川内江641112 电子科技大学生命科学与技术学院四川成都611731 电子科技大学高场磁共振脑成像四川省重点实验室四川成都611731

目的:分析电刺激信号在人体组织中的扩散情况,为多电极联合刺激提供理论依据。方法:采用以电磁仿真标准单层人体头部模型为研究对象的几何结构模型,假定模型中填充物为肌肉组织,建立具有肌肉特性的有限元模型。向模型注入20 mA的直流电... 详细信息

目的:分析电刺激信号在人体组织中的扩散情况,为多电极联合刺激提供理论依据。方法:采用以电磁仿真标准单层人体头部模型为研究对象的几何结构模型,假定模型中填充物为肌肉组织,建立具有肌肉特性的有限元模型。向模型注入20 mA的直流电信号,通过多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics 5.5计算分析信号在简化头部模型中的信号传播机制。结果:信号主要集中在电极周围;多电极联合刺激时,在模型的几何中心处存在信号叠加,信号在该处存在增强的趋势;同时,通过xy截面分析发现,在均匀的肌肉组织中,信号衰减强度约为8 dB/cm。结论:在简化头部模型中,多电极联合刺激能够在头部截面几何中心形成信号增强的趋势。

关键词：经颅电刺激多电极联合电刺激单层人体头部模型神经调控有限元模型