[发明专利]一种交错阵列仿生微织构脑部刺激套管电极及其制备方法

说明书

本发明旨在降低脑深部刺激手术中套管电极圆柱表面与脑组织之间的穿刺摩擦力，并减小套管电极对脑组织的穿刺损伤程度，结合仿生微织构对摩擦表面的减摩思想，提出了一种交错阵列仿生微织构脑部刺激套管电极及其制备方法，在套管电极圆柱表面上加工一系列直线型阵列沟槽仿生微织构，直线型阵列沟槽在套管电极圆柱表面的圆周方向上等距分布，通过固体纳秒激光系统、转速及转角可控的中空旋转夹持器和斜度可调的角度倾斜台，以激光扫描的加工形式，在套管电极外圆柱面上加工出直线型沟槽，自动高效的完成加工，并且保证沟槽的尺寸精度，制备获得的套管电极可降低套管电极圆柱表面与脑组织之间的穿刺摩擦力，减小套管电极对脑组织的穿刺损伤程度。

技术领域

本发明属于脑深部穿刺介入技术领域，具体涉及一种直线型交错阵列仿生微织构脑深部刺激套管电极及其制备方法。

背景技术

随着人类年龄的增长及生活、工作压力的增大，大脑深部某些神经核团会出现功能失调的现象，因而导致一系列的行为、意志、认知、情感等精神活动障碍疾病，严重威害人类的身体和精神健康。脑深部刺激术是治疗此类病症的有效方式。然而，脑深部刺激术的实施较为复杂，需采用立体定向及微电极记录相结合的技术，以实施刺激电极对靶点的定位。其中，微电极记录过程需利用内置针芯的套管电极对脑组织进行较长路径的穿刺（≥50mm），当微电极记录过程及刺激电极对靶点完成定位后还需将套管电极拔出。

当套管电极刺破大脑皮质进入脑组织之后，套管电极圆柱表面与脑组织之间会因相对运动产生摩擦力。摩擦力随穿刺深度的增大而增大，除使脑组织变形、移位外，还会对穿刺路径上的脑组织产生持续的剪切、拖拽和牵拉作用，使穿刺路径上的脑组织产生水肿、疤痕、神经胶质、细胞凋亡等损伤现象。此外，额叶大脑皮质是大脑中最重要的神经组织区域，在套管电极的进针及退针过程中，额叶大脑皮质始终与套管电极的圆柱表面存在摩擦。相对其它位置，额叶的摩擦损伤最大。因此，降低套管电极圆柱表面与脑组织之间的摩擦力将有效减小套管电极对脑组织的穿刺损伤，进而能获得脑深部刺激术满意的治疗效果和较少的并发症。

大量研究表明：（1）一定形貌的非光滑生物表面具有显著的减摩效果，如：能显著降低穿刺阻力的蚊子带刚毛的吸血鼻器以及寄生虫不光滑的产卵器等；（2）对光滑的摩擦表面进行一定形貌的仿生微织构化处理具有较好的减摩效果，如微织构刀具或微织构导轨。

套管电极为Φ1.5 mm的不锈钢中空圆柱，壁厚约为150 µm。因此，深度为几十微米及以下量级的仿生微织构并不影响套管的穿刺导向性能。脑神经细胞并非离散颗粒状分布，相互之间连接紧密，因此仿生微织构的宽度处于脑神经细胞的尺寸水平 (10 µm-20 µm) 即可防止脑神经细胞进入仿生微织构。前期实验研究表明圆柱表面一定面积率的平行于针轴的直线型微织构会捕捉且储存脑脊液，可有效降低针轴与脑组织之间的穿刺摩擦力，并且不会对脑组织产生粘接、钩挂或梨耕效应。

发明内容

针对目前脑深部刺激手术中套管电极的现状及特点，本发明设计了一种交错阵列仿生微织构脑部刺激套管电极及其制备方法。

一种交错阵列仿生微织构脑部刺激套管电极制备方法，用于将套管电极的外圆柱面上加工仿生微织构，其仿生微织构为沿套管电极直线方向设置的直线型沟槽，其特征在于，

采用Nd:YAG泵浦固体纳秒激光系统 ，其具体步骤为：

S1、将套管电极置于酒精中进行超声波清洗；

S2、将转速及转角可控的中空旋转夹持器固定在斜度可调的角度倾斜台上，然后将二者置于XYZR轴千分尺微调平台上，将XYZR轴千分尺微调平台安装在Nd:YAG泵浦固体纳秒激光系统的工作台上；

S3、将套管电极通过中空旋转夹持器的三爪卡盘夹持；

S4、通过角度倾斜台和XYZR轴千分尺微调平台调整套管电极的轴线与激光扫描路径平行，同时保证XYZR轴千分尺微调平台的X轴与激光扫描方向平行；