經(jīng)顱直流電刺激儀的設(shè)計及動物實驗研究.pdf

1、經(jīng)顱直流電刺激儀的設(shè)計及動物實驗研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：俞雪鴻指導(dǎo)教師：田學(xué)隆教授專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)生物工程學(xué)院二O一五年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要阿茲海默癥（Alzheimer’sdisease，AD），是一種誘因不明的神經(jīng)退行性疾病，臨床上主要表現(xiàn)為患者學(xué)習(xí)記憶能力、認知判斷能力、語言理解和運動功能的進行性衰退。近年來AD的患病人數(shù)越來越多，不僅給患者本身帶來了極大的痛苦，同時

2、還給患者的家庭，仍至社會都帶來了沉重的負擔(dān)。然而現(xiàn)有治療方案的效果卻不是很理想。經(jīng)顱直流電刺激（transcranialdirectcurrentstimulation，tDCS）因為它具有無創(chuàng)，易于實現(xiàn)、性價比高、安全方便等特點，以及日益被證實在治療AD上的有效性，已逐漸引起人們的重視。針對臨床研究的需要和國內(nèi)經(jīng)顱直流電刺激儀市場空白這一現(xiàn)狀，開發(fā)了一款基于FPGA的經(jīng)顱直流電刺激儀。該刺激儀以FPGA芯片EP2C35F672C6為控

3、制核心，結(jié)合VHDL編程，F(xiàn)PGA實時響應(yīng)外界對刺激參數(shù)的設(shè)置申請，驅(qū)動相應(yīng)的模塊產(chǎn)生強度可調(diào)、頻率或周期可調(diào)、脈寬可調(diào)、刺激波形可選的數(shù)字式刺激信號，并通過DA轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)數(shù)字信號向模擬信號的轉(zhuǎn)換，然后對模擬信號加以恒流處理，最后輸出的刺激電流通過表面電極作用于患者的靶區(qū)域。此外，該刺激儀中還增加了電極接觸情況監(jiān)測功能，實時監(jiān)測刺激過程中電極接觸情況。最后利用所設(shè)計的刺激儀開展tDCS在AD大鼠動物模型上的應(yīng)用研究。論文首先闡述了AD

4、當(dāng)前所面臨的嚴峻形勢和治療瓶頸，由此引出tDCS。然后通過分析tDCS在AD臨床實驗中的結(jié)果以及兩款經(jīng)顱直流電刺激儀的性能參數(shù)，確定了刺激儀的設(shè)計指標。其次詳細介紹了刺激儀的硬件電路的設(shè)計，包括電源管理模塊、人機交互模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊、恒流源模塊以及電極接觸情況監(jiān)測模塊等。接下來介紹了刺激儀的軟件模塊化的設(shè)計，主要完成刺激波形生成模塊、刺激時間設(shè)置模塊、DA轉(zhuǎn)換控制模塊、按鍵控制模塊和顯示控制模塊的設(shè)計。完成整機的設(shè)計后，對其進行了調(diào)試

5、，結(jié)果顯示刺激儀的各項性能指標基本達到預(yù)期要求。最后，為了檢測經(jīng)顱直流電刺激儀在實際應(yīng)用中的表現(xiàn)，驗證tDCS對AD大鼠的學(xué)習(xí)記憶功能障礙的改善作用，運用刺激儀對AD大鼠模型的右側(cè)額葉區(qū)施加不同強度的重復(fù)陽極tDCS，并通過行為學(xué)和病理學(xué)方法評價tDCS對AD大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響，分析tDCS對AD的作用機制。結(jié)果顯示100?A和200?A的tDCS對AD大鼠學(xué)習(xí)記憶功能障礙具有顯著的修復(fù)作用。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：經(jīng)顱直流電刺激，F(xiàn)PGA