多触点深部脑刺激电极制作、测试与仿真

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深部脑刺激技术是通过施加电脉冲刺激脑部特定区域从而达到治疗或缓解相关症状的目的,目前该技术已广泛应用于帕金森、癫痫、抑郁等疾病的治疗中。其中,深部脑刺激电极是刺激系统的重要组成部分,传统的四触点电极由于通道少,触点面积大,分辨率低,容易刺激不必要的区域从而引起负作用。为进一步提高深部脑刺激电极的分辨率和精度,本文设计制作了一种24通道圆柱形深部脑刺激电极,并利用有限元方法对电极进行仿真研究。该电极的长度为20mm,直径为1.5mm,4×6个电极触点分布在电极圆周表面,触点尺寸为0.285mm×1.5mm。电极的制作过程主要包括以下三个部分。首先利用MEMS加工技术制作双面柔性薄膜电极,电极触点与引线触点分别位于薄膜正反两面,结构材料与电极材料分别采用生物相容性良好的Parylene C和Au。然后利用精密电阻焊接技术将0.030mm的铂丝焊接在引线触点上,实现外部引线连接。最后,利用3D打印机制作模具,将柔性薄膜电极卷成圆柱筒状,并利用点胶机在圆柱筒状内部填充具有粘结性和可植入性的硅橡胶,固化后即形成圆柱状多触点电极探针。测试结果表明,电极具有良好的表面形貌和电学性能。同时利用有限元方法仿真发现该电极能够有效地对电场分布进行控制。利用该方法制作电极可进一步减小触点尺寸,增加通道数目,提高刺激的分辨率,从而有效避免误刺激,改善治疗效果,对未来临床应用和脑功能研究具有重要价值。
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