脊髓内微刺激是重建脊髓毁伤后畅通功能的有用方法。然则，在现实操作中，空泛可参考的刺激位点图谱。电极植入的位置只可通过屡次刺激来细目，这会对脊髓变成二次毁伤。因此，本文选拔SD大鼠行为商议对象，诓骗脊髓内微刺激本事对限度后肢畅通的腰椎脊髓进行三维扫描电刺激。纪录疏忽诱发髋、膝、踝重要畅通的位点坐标及相应的阈值电流。为减小个体各异，普及图谱的普适性和应用性，商议东谈主员对6组实验遵守进行了归一化处理，并在归拢坐标系下绘画了脊髓畅通功能三维图谱。将各组诱发归拢畅通的漫步区域的访佛部分界说为中枢区域。对统统位点的阈值电流进行统计分析，以取得诱发后肢畅通所需的最合适电流强度限制。在中枢区域内使用合适的电流进行脊髓内微刺激，不错有选拔地诱发出预期的后肢畅通，从而极地面普及电极植入的准确性和可靠性。

一、 序论

脊髓毁伤是最具挫折性的神经创伤之一，严重影响患者的自理才协调生涯质料。寰球脊髓毁伤患者东谈主数已跳动300万。由于受损神经元的再生和轴突传导功能的复原终点繁重，脊髓毁伤的谐和已成为一个宇宙性难题。

实验标明，若是毁伤平面以下的脊髓畅通神经汇集保捏完整，其在电刺激下疏忽被激活并产生畅通功能。频年来，功能电刺激本事引起了越来越多学者的温暖。商议东谈主员在脑切除猫的腰椎脊髓上进行了脊髓内微刺激和硬膜外刺激，并相比了两种方法产生走路动作的才协调机制。另有商议发现，脊髓内微刺激通过提供神经元存活、轴突滋长和突触褂讪性所需的必要电行径，疏忽促进毁伤后的永久功能复原。已有学者得胜通过功能电刺激本事重建了大鼠的后肢畅通功能。商议东谈主员还将功能电刺激应用于临床商议，改善了患者的畅通才调。不错说，功能电刺激是重建畅通功能的有用阶梯。其中，脊髓内微刺激通过奏凯刺激脊髓腹侧的畅通环路，疏忽更当然、更有选拔性地激活畅通神经元及相应的肌肉。同期，由于刺激电极植入脊髓里面，距离畅通肌肉相对较远，减少了因畅通导致的电极移位问题。

由于空泛适用于脊髓内微刺激的脊髓畅通功能位点漫步图谱，微电极植入的位置时时需要通过针对特定畅通的反复实验来细目。因此，如何结束电极的精确植入，并减少因屡次植入对脊髓组织变成的无用要毁伤，一直是亟待管制的关键问题。本文通过在大鼠腰椎脊髓进行脊髓内微刺激，寻找疏忽诱发髋、膝、踝重要畅通的位点，并绘画了与后肢畅通推断的脊髓畅通功能三维图谱，旨在普及实验中刺激电极定位的准确性与可靠性。

二、方法

01.电极与信号

刺激电极为单根钨丝电极。其轴径为0.081毫米，顶端直径为2-3微米。纪录电极和参考电极为公正针灸针电极，直径为0.16毫米。

刺激信号为双相刺激脉冲序列，由Master-9刺激信号发生器产生。正脉冲宽度为2毫秒，负脉冲宽度为0.2毫秒。脉冲间隔为27.8毫秒，脉冲数目为40个。单次刺激时长为1.2秒，刺激间隔为2.8秒。刺激电流可通过刺激终止器进行颐养。肌电信号由PowerLab网络，采样率为2千赫兹，秉承差分放大，带通滤波限制为20-1000赫兹。

02.动物准备

统统实验均取得实验动物管制与使用委员会的批准，并罢职实验动物照顾与使用指南进行。动物在南通大学实验动物商议中心的兽医监督下饲养。

本文说起的节段均为脊椎节段。

实验使用六只成年SD大鼠。腹腔打针10%水合氯醛溶液进行麻醉。麻醉后剔除背部毛发，并使用75%乙醇消毒。细目大鼠的T12-L1脊髓节段，沿脊柱标的水平切开皮肤。分裂椎旁肌以了了披露椎板。测量每个脊椎节段的长度用于后续归一化处理，并在肌肉上标识。使用眼科剪去除T12-L1节段的背侧椎板，并确保硬脊膜好意思满无损。测量腰彭胀最宽处直径用于归一化处理。切开硬脊膜后，用生理盐水纱布掩盖脊髓以保捏其活性。将双极电极植入大鼠右后肢的六块肌肉中。参考电极植入椎旁肌隔壁。将大鼠固定在自动脑立体定位仪上，为后续电刺激作念准备。

刺激波形由Master-9信号发生器产生，通过刺激终止器输出至固定在立体定位仪上的钨丝电极。肌电信号由PowerLab纪录，以阐明是否诱发推断肌肉消弱。以脊髓后正中沟行为坐标原点。如图1所示，电极在外侧方进取以300微米为间隔沿X轴转移，在背腹方进取以200微米为间隔沿Y轴转移，在头尾方进取以500微米为间隔沿Z轴转移。纪录疏忽诱发畅通的最小阈值电流，同期纪录所诱发畅通的类型及位点坐标。

图1. 刺激位点漫步

03.位点形色

为减少个体间脊髓长度和横径各异的影响，需对刺激位点的几何参数进行归一化处理。归一化方法如下：外侧标的X以D/2进行归一化，背腹标的Y以D进行归一化，头尾标的Z以脊椎节段长度进行归一化。归一化后，将每只大鼠的脊髓畅通功能漫步图绘画在归拢坐标系中。

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将六只SD大鼠的功能区域进行叠加，并将诱发归拢畅通的限制访佛部分界说为中枢区域。

三、遵守

01.脊髓畅通功能三维图谱

图2是基于六组实验遵守绘画的大鼠腰椎脊髓功能三维图谱，涵盖了八种畅通类型：髋重要屈曲、髋重要伸展、髋重要内收、髋重要外展、膝重要屈曲、膝重要伸展、踝重要屈曲和踝重要伸展。这些畅通功能鸠合在T13和L1脊椎节段。图中的填充部分代表相应畅通功能的中枢区域。由于实验中髋重要屈曲常奉陪膝重要屈曲发生，难以诱发出单一重要的畅通，因此髋重要屈曲与膝重要屈曲分享归拢中枢区域，髋重要伸展与膝重要伸展也是。表Ⅰ列出了这些中枢区域的漫步节段及坐标限制。从图表中不错了了看出，髋重要伸展与膝重要伸展畅通的漫步限制最广，而踝重要屈曲与伸展畅通的限制相对较小。踝重要伸展的中枢区域与髋重要伸展存在较大访佛。踝重要屈曲也与髋重要屈曲及内收存在访佛区域。

图2. 脊髓畅通功能三维图谱

(a) 髋重要屈曲与髋重要伸展。 (b) 髋重要内收与髋重要外展。

(c) 膝重要屈曲与膝重要伸展。 (d) 踝重要屈曲与踝重要伸展。

表I. 各畅通漫步节段与位点坐标

02.阈值电流

实验中纪录了约4000个刺激位点的坐标及对应的阈值电流。疏忽诱发后肢畅通的位点数目如表Ⅱ所示。图3展示了对统统位点阈值电流的统计分析遵守。诱发不同畅通所需的电流强度不同。诱发髋重要屈曲和膝重要屈曲大致需要100微安的电流，而诱发髋重要伸展、膝重要伸展及踝重要伸展仅需约80微安的电流。

图3. 各畅通平均阈值电流

表II. 各畅通位点数目

四、 论断

本文绘画了大鼠腰椎脊髓畅通功能的三维图谱，旨在为功能重建中的电极植入提供参考。实验共纪录了与后肢畅通推断的8种动作，这些动作漫步在T13和L1脊椎节段。其中，屈曲推断畅通主要位于T13节段，而伸展推断畅通则鸠合于L1节段，两者在步态中起主导作用。髋重要伸展的刺激位点数目最多且漫步限制最广，相对容易定位。而踝重要畅通的位点较少，定位相对繁重。实验中发现，当诱发髋重要屈曲或伸展时，膝重要畅等闲同期被诱发。在诱发髋重要内收或外展时，偶尔也可激励踝重要畅通。这标明，对腰椎脊髓腹侧进行电刺激不仅能产生单重要畅通，还能诱发多重要合营畅通。在归拢刺激位点，刺激电流强度对诱发畅通的类型具有显赫影响。当刺激电流从阈值驱动以一定斜率增大时，召募到的肌纤维数目加多，畅通的幅度和强度也随之增强。此外，当电流增大至某一临界值时，刺激的传播限制扩大，更有劲的肌群参与主导，畅通风光可能随之改革。举例，施加较小电流时诱发踝重要伸展，但当电流强度跳动约80微安时，畅通则升沉为髋重要伸展。这也讲授了不同畅通的中枢区域为何存在访佛。在合适的中枢区域内施加稳健强度的电流，疏忽更精确地诱发宗旨畅通，有用减少电化学毁伤，并结束对后肢畅通的选拔性限度。

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