[发明专利]一种核磁兼容的神经电刺激-电记录系统及其制备方法

说明书

本发明属于医疗器械领域，具体为一种核磁兼容的神经电刺激‑电记录系统及其制备方法。本发明由导电聚合物溶液经湿法纺丝形成纤维神经电极，然后将纤维神经电极进行绝缘处理，随后与印刷电路板连接，组装得到核磁兼容的神经电刺激‑电记录系统。本发明制备的纤维神经电极具有低阻抗、高电荷注入和存储能力、以及优良的核磁兼容性。组装的神经电刺激‑电记录系统可以获得全脑完整功能核磁共振图像，同时可在动物脑内进行多通道神经电刺激和电生理记录，为大脑活动的多模态观察提供了一种有效的平台，在脑科学研究、脑疾病的诊疗方面具有巨大应用潜力。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种核磁兼容的神经电刺激-电记录系统及其制备方法。

背景技术

随着脑科学的不断发展和各国脑计划的兴起，科学家对大脑工作机制、脑疾病发病机理和诊疗手段的研究也不断深入，而通过各种手段对大脑内多尺度信号进行有效的探测则是开展上述研究的基础。

目前，已经发展出了包括植入式神经电极、皮层脑电图、正电子发射计算机断层成像以及功能核磁共振成像等不同时空分辨率的神经活动观测手段。但是单一手段不能同时达到高时间和空间分辨率，难以获得各种信号的相互关联机制，从而影响对脑疾病进行全面的解释和判断。为了解决上述问题，研究者将不同尺度的神经活动观测手段结合起来，发展了多模态的神经活动探测技术，其中功能核磁-脑电图联用技术发展较为成熟，但是这两种覆盖全脑的探测技术仍然不能达到较高的空间分辨率。而将功能核磁共振成像技术与植入式神经电极相结合则可以解决这一问题，其可以在特定脑区进行电刺激/电信号记录的同时观察整个大脑的功能活动。

而传统的植入式神经电极在核磁环境下会由于电磁相互作用产生严重的核磁伪影，破坏核磁共振图像，从而影响对植入部位脑区活动的正常观测。研究者已经开发了基于金属合金、碳材料在内的核磁兼容神经电极。一方面，由于所用材料磁化率仍与人体组织相差较大，所产生的伪影仍然影响全脑成像的完整性；另一方面，所开发的电极仅实现了在核磁环境下对大脑进行同时电刺激，未实现核磁环境下电刺激-电生理记录的闭环，而这种闭环系统对研究特定脑区对电刺激的特殊响应，以及癫痫、自闭症等疾病的干预、诊疗和发病机制都具有开创性的意义。因此，制备出可以在对大脑特定区域进行闭环电刺激-电生理记录，同时可进行功能核磁共振成像，获得完整无伪影的大脑区域活动图像的多模态神经活动监测系统是亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核磁兼容的神经电刺激-电记录系统及其制备方法，以解决目前植入式神经电极无法在核磁环境下对特定脑区进行闭环电刺激-电生理记录的问题。由于本发明所制备的纤维神经电极具有良好的电化学性能、核磁兼容性，基于其组装形成的神经电刺激-电记录系统可以植入大鼠脑内进行核磁共振成像-电刺激-电生理记录。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种核磁兼容的神经电刺激-电记录系统及其制备方法，首先由导电聚合物溶液经湿法纺丝、加捻、溶液后处理，形成核磁兼容的纤维神经电极，然后将纤维神经电极经绝缘处理后与印刷电路板连接，最终组装得到核磁兼容的神经电刺激-电记录系统。

进一步地，所述核磁兼容的纤维神经电极制备步骤如下：(1)导电聚合物纺丝原液的制备。将导电聚合物聚(3，4-乙撑二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水性分散液加热蒸发水分并不断搅拌，浓缩至质量分数为2.0-10.0％，然后加入少量二甲基亚砜，快速磁力搅拌2h后用0.45μm的水系过滤器过滤，将滤液于室温真空干燥箱内除泡，得到导电聚合物纺丝原液；(2)湿法纺丝制备纤维电极以及后处理：包括导电聚合物纺丝原液湿法纺丝、纤维电极清洗、纤维电极干燥、纤维电极加捻及溶液处理。