تحریک الکتریکی نخاع با الکترودهای چندگانه نصب شده روی مهره ها و بررسی اثر آن بر عضله
چکیده
تحریک الکتریکی نخاع خرگوش با چند الکترود تحریک و شکل موجهای مختلف تحریک در این رساله بررسی و آزمایش شده است . تحریک الکتریکی نخاع خرگوش به منظور ایجاد انقباض ایزومتریک کنترل شده در عضلات پای حیوان صورت گرفته است . برای ایجاد انقباض ایزومتریک در پاب حیوان از چند الکترود تحریک با آرایشهای مختلف تحریک و شکل موجهای مختلف تحریک با تحریک سطحی و اپیدورال استفاده کرده ایم. در آزمایشهای تحریک الکتریکی نخاع خرگوش به این نتیجه رسیدیم که به بکار بردن آرایش سه الکترودی آند - کاتد - آند برای الکترودهای تحریک (که به صورت طولی روی نخاع قرار می گیرند) انقباض کنترل شده ای با انرژی تحریک کمتر در عضله دو سر بازوئی ایجاد می شود. در تحریک دو الکترودی، وقتی الکترود کاتد به طرف دم حیوان و الکترود آند سه طرف سر حیوان است ، آستانه تحریک کمتر است و حرکت ایجاد شده دارای کنترل پذیری بیشتری نسبت به آرایش بر عکس است . آزمایشها نشان داد که در آرایش سه الکترودی آند - کاتد - آند آستانه تحریک کمتر از آرایش آند - کاتد است . بکار بردن شکل موجهای مختلف تحریک نشان می دهد که شکل موج تحریک شبه ذوزنقه ای و شبه نمایی افزایشی کنترل پذیری بیشتری در انقباض ایزومتریک تامین می کند. شبیه سازی نحوه توزیع پتانسیل الکتریکی در هادی حجمی نخاع و نحوه تحریک فیبرها در اثر تحریک اپیدورال نخاع با روش اجزای محدود و استفاده از تفاضلهای محدود انحجام گرفته است . نتایج شبیه سازی نشان می دهد که آرایش دو الکترودی آند - کاتد نسبت به آرایش سه الکترودی آند - کاتد - آند فیبرهای محدوده فضایی بزرگتری را تحریک می کند. همچنین نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در آرایش دو الکترودی آند - کاتد و آرایش سه الکترودی آند - کاتد - آند فیبرهای ستونی خلفی و ریشه ای خلفی تحریک می شوند و در آرایشهای برعکس این دو آرایش یعنی آرایش کاتد - آند (کاتد به طرف سر) یا آرایش کاتد - آند - کاتد فیبرهای ناحیه کمر تحریک می شوند و فیبرهای عضله دو سر بازویی پای حیوان کمتر تحریک می شود. در شبیه سازی به این نتیجه رسیدیم که فیبرهای اطراف الکترود کاتد تحریک می شوند و الکترود آند برای جهت دار کردن تحریک است . بنابراین با قرار دادن الکترود (یا الکترودهای) آند در محلهای مطلوب می توان تحریک انتخابی ایجاد کرد و فیبرهای محدوده خاصی را تحریک کرد. مدلسازی نخاع - عضله تحریک شده با شبکه های عصبی بازگشتی به منظور شناسایی سیستم انجام شده است . انتخاب شبکه عصبی بازگشتی برای مدل کردن سیستم نخاع - عضله به دلیل وجود فیدبکهای مختلف محلی موجود در نخاع و همچنین وجود فیدبکهای دوک عضلانی و فیدبکهای حسی دیگر صورت گرفته است . شبکه عصبی بازگشتی بعد از تعلیم و بهینه شدن قادر به تولید پاسخ واقعی سیستم با اختلاف کمتر از 0 درصد است . در انتخاب شبکه عصبی بهینه، ساختارهای مختلف برای شبکه عصبی طراحی و آزمایش شده است و در نهایت شبکه عصبی با پس خور خروجی انتخاب شده است .