国家自然科学基金(30870649)
- 作品数：19 被引量：16H指数：2
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- 相关机构：天津医科大学天津大学中国药科大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划天津市应用基础与前沿技术研究计划更多>>
- 相关领域：医药卫生自动化与计算机技术机械工程更多>>
- 刺入式电极刺激视神经的仿真研究被引量：2
- 2012年
- 目的刺入式电极激活视神经纤维是发展视神经假体的新思路。以MATLAB为平台建立仿真系统来研究其作用机制，并通过改变刺激参数来探讨刺激效果。方法首先建立视神经的容积导体模型和视神经纤维模型，然后计算在刺入式电极刺激下不同深度纤维的兴奋阈值，并用激活函数和组织激活区来表征外加刺激的作用效果；随后改变纤维的直径、刺激脉冲脉宽来探讨不同参数对刺激效果的影响。结果兴奋阈值随着电极一纤维距离的增加增大，此时视神经内能同时被激活的纤维数量增多；增大纤维直径，同一深度纤维兴奋阈值会减小，电极一纤维距离越大，阈值减小程度也越大；增加单相矩形波脉宽，兴奋阈值减小，脉宽大于0．5ms时，同一深度纤维兴奋阈值几乎不再随脉宽增加而变化。结论刺入式电极可以实现对视神经的有效刺激，不同的刺激参数能产生不同的激活效应。所得结论对实验具有一定的指导意义。
- 罗芳乔清理郭红伟王镇
- 关键词：视神经激活函数
- 基于相平面图分析的FCM视网膜神经节细胞响应的研究
- 2010年
- 目的研究视网膜神经节细胞的电特性,为视觉假体的研究提供帮助。方法利用Matlab对视网膜神经节细胞模型-Fohlmeister-Colman-Miller(FCM)模型,进行数值计算与计算机仿真,比较其在不同电流刺激下的响应,并用相平面分析方法来分析其动力学特征。结果 FCM模型产生的动作电位与实验结果相符合,FCM的5种离子通道在一个动作电位形成过程中,作用时间不同,对动作电位形成的影响不同;相平面分析表明,动作电位在各个阶段的变化速度不同,脉冲峰值的大小,不同强度的刺激电流产生的动作电位的脉冲峰值大小不同。结论通过相平面图及其它方法的直观分析,FCM视网膜神经节细胞对电刺激具有良好的电生理响应。
- 王丹乔清理王雅玲
- 关键词：视网膜神经节细胞视觉假体
- 基于实验数据计算机仿真大鼠视神经纤维对于胞外点电极刺激的响应与影响被引量：3
- 2010年
- 背景:目前的视觉假体有3种,即视网膜假体,视神经假体和视觉皮质假体,保证视神经纤维的正常是使用视神经假体的基础。对于有髓视神经纤维的胞外刺激实际上是胞内刺激的延续和发展,与胞内刺激相比,胞外刺激的优势在于刺激位置的选择更加灵活,操作上的精确度要求相对较低。目的:通过计算机来仿真大鼠视神经纤维对于胞外点电极源刺激的响应,然后考虑电极位置对响应的影响。方法:总结大鼠视神经的实验数据和常见离子通道的特性,分析已有的类Hodgkin-Huyley视神经纤维模型;然后用计算机仿真出神经纤维模型的响应;通过改变胞外点电极源的刺激位置,比较视神经纤维各Ranvier节动作电位的变化。结果与结论:利用模型仿真说明胞外电极位置对视神经响应有影响。点电极源与视神经纤维的垂直距离越近,并且与视神经纤维中心Ranvier节点的水平距离越近,视神经纤维越容易兴奋。
- 高洁乔清理解楠
- 关键词：视神经纤维仿真模型
- 螺旋袖套电极胞外刺激视神经的电场有限元分析被引量：1
- 2012年
- 为了研究电极与神经作用机制,优化电极设计和指导假体的应用,有限元方法用于分析螺旋袖套电极刺激视神经产生的电场空间分布。建立了圆柱形的视神经模型,并考虑电极结构和脑脊液(CSF)厚度变化对刺激效果的影响。选择合适的网格剖分和边界条件,应用COMSOL Multiphysics有限元软件,计算电极的三维电场。结果表明,在相同的刺激条件下,纵向三电极结构比双电极结构(电极分别位于神经干对侧)的电流密度值要大,但双极结构所需引线少,植入简单,易于临床应用。应用参数扫描的方法仿真表明,由于CSF层的电导率比其他组织大,随着CSF层厚度增加,电极电场分布范围更大,但对电流的散射阻碍使神经刺激效果变差。
- 郭红伟乔清理罗芳
- 关键词：视神经有限元脑脊液
- 视网膜假体视觉信息处理模型被引量：2
- 2011年
- 视觉假体方案是神经工程领域用于部分或完全恢复视觉的主要手段,建立生物视网膜模型,并仿真其视觉信息处理功能,是视网膜假体研究中的一个重要组成部分。从已知的生理机制出发,提出两层结构的视网膜信息处理模型:外网状层(Out Plexiform Layer,OPL)信息提取和内网状层(Inner Plexiform Layer,IPL)信息编码,通过时空滤波、静态非线性调整和泊松峰电位产生,建立输入刺激图像和输出峰电位序列之间的直接关系,并在MATLAB平台上结合其图形模块进行仿真研究,得到了与内、外网状层处理结果对应的边缘轮廓图像和携带视觉信息的峰电位序列,为视网膜假体研究提供了一种理论上的可行性模型。
- 裴智军乔清理艾慧坚
- 基于MEMS加速度传感器的无手鼠标被引量：1
- 2016年
- 设计一种无手鼠标,使手部残疾或脊髓损伤的患者能够通过无手操作的方式使用计算机。系统以MSP430F5529为控制芯片,控制放置在头部的MEMS加速度传感器测量头部倾角,并将倾角转换为光标位移量来控制光标的移动;利用声控模块和继电器模块设计声控开关,来实现鼠标按键的点击功能;利用nRF2401无线模块实现鼠标系统与计算机的无线通信。该倾斜鼠标可以使用户通过倾斜头部来控制光标的移动,通过向吹气开关吹气实现鼠标按键的点击功能。该倾斜鼠标可以辅助手部残疾或脊髓损伤的患者通过无手操作的方式有效地控制光标移动,为其使用计算机提供了一种途径。
- 李鹏乔清理吴竞
- 关键词：加速度传感器倾角
- 视网膜上假体电刺激脉冲参数的优化被引量：2
- 2014年
- 目的目前视网膜上假体的常用刺激波形是双相不对称矩形脉冲,而脉冲参数是影响刺激响应的主要因素之一。本文目的是寻找视网膜上假体的最佳脉冲参数组合。方法视神经节细胞用房室模型模拟,膜特性采用Fohlmeister-Colman-Miller(FCM)模型。双相不对称矩形脉冲的参数包含阴极相幅值,阴极相持续时间,阴极相与阳极相幅值比和相间间隔。胞外理想点电极刺激视神经节细胞的仿真期间,寻找产生动作电位(AP)的最佳脉冲参数组合。刺激有效性采用刺激阈值,阴极相传递电荷量和能量消耗来比较。结果阴极相持续时间为1 ms,阴极相与阳极相幅值比为1和相间间隔为0.1 ms时有最低刺激阈值。阴极相持续时间为0.1 ms,阴极相与阳极相幅值比为1和相间间隔为0.2 ms时获得最低阴极相传递电荷量。最低能量消耗在阴极相持续时间0.9 ms,阴极相与阳极相幅值比10和相间间隔0.6 ms。结论在最低刺激阈值,最低阴极相传递电荷量和最低能量消耗时,双相不对称矩形脉冲参数组合不同。这些为视网膜上假体选择合适的脉冲参数组合提供一个有意义的参考。
- 黄新乔清理王秀宏
- 关键词：电刺激房室模型
- 基于残差网络融合模型的心律失常分类研究被引量：2
- 2020年
- 诊断心律失常的基础是正确识别正常和异常的心跳信号,并根据心电图波形将其正确分类。现有的心律失常分类算法严重依赖数据预处理,需要大量计算时间,且在不同信号之间缺乏可移植性,本文提出的基于残差网络(ResNet)的融合模型可以自动识别心律失常,模型只使用一条导联的信息,将4 s的心跳片段(不进行滤波处理)作为分类器的输入数据,通过融合不同的模型来提高分类性能。结果表明:分类器在患者间范式下的准确率、阳性率、敏感性分别达到0.855、0.606和0.639,说明通过模型融合得到的网络能够取得较好的心律失常分类能力。
- 叶思超徐晨华乔清理
- 关键词：心电图心律失常
- 基于单通道脑电信号的睡眠自动分期研究被引量：1
- 2020年
- 睡眠分期是睡眠评估的基础,在睡眠紊乱症的早期诊断和干预中起着重要的作用。本文利用集合经验模态分解对单通道脑电信号进行预处理,联合使用从分解得到的固有模态信号中提取的线性和非线性动力学等多元特性,构建了机器学习模型的输入特征空间,并最终训练出可行的睡眠自动分期模型。通过对111个健康受试者整夜睡眠数据的分期实验发现,使用本文提出的特征构建策略,能在多种经典的机器学习算法(反向传播神经网络、支持向量机、随机森林和极端梯度提升)中获得具有实用价值的睡眠自动分期模型。其中,基于极端梯度提升算法的模型在对睡眠状态进行4种分期和5种分期的任务中,准确率分别为81.0%和79.7%。
- 郭艳平刘聪侯凤贞刘新昱
- Oozeer视神经纤维膜动力学特性的仿真
- 2013年
- 目的对Oozeer视神经纤维的膜特性进行仿真,研究不同离子通道在动作电位产生过程中的作用。方法利用Matlab编程和欧拉数值计算法对Oozeer视神经模型的膜动力学特性进行仿真;相平面图法分析脉冲电流对膜电位的相图和有无A型电流存在的dV/dt对V的相图。结果相图分析表明,动作电位的上升阶段主要是因为传统的快速钠离子流,而A型电流在复极化阶段起主要作用,持续钠离子流和慢速钾离子流的影响较小。A型电流存在时产生延迟的动作电位,且缩短动作电位的持续时间,膜电位升高到尖峰阈值时,膜电位的上升减缓。结论不同离子电流在动作电位形成过程中起不同作用,A型电流使视神经纤维膜动作电位复极化,对超极化后电位起主要作用。
- 尹珊珊乔清理
- 关键词：电压钳视觉假体
