低創(chuàng)傷顱內(nèi)全腦皮層信號采集方案的使用詳解
腦電信號是大腦中眾多神經(jīng)元放電產(chǎn)生的，獲取這些神經(jīng)放電信號能夠幫助人們識別或了解大腦的作用機理或進行調(diào)控干預，是腦機接口技術的重要的一個環(huán)節(jié)。
目前腦電電極分為侵入式和非侵入式。侵入式一般是通過外科手術打開顱骨，將電極探針直接放入腦內(nèi)進行探測，這種方法獲取到的腦電信號質(zhì)量非常高，有助于后期數(shù)據(jù)處理分析，然而手術中需要大面積開顱，這會帶來極高的風險，并且開顱后將電極長時間與腦組織接觸會引起排異及相關炎癥，對機體損傷極大，整體操作難度較高。非侵入式是將電極采集觸點貼附在皮外，或為增加導電性可以在中間涂上導電膏，這種方法不進行破壞性手術，對機體無損傷，也無后期炎癥風險。然而由于電極觸點距放電的神經(jīng)元間隔了顱骨和皮膚，所以信號強度損失嚴重，采集到的信號質(zhì)量不高，不利于后期數(shù)據(jù)分析處理。
我們想要獲取的腦電信號是點狀分布，實際上這些點處的信號可以通過在顱骨打微孔的方式把他們導出，這樣大大降低了開顱所帶來的的風險。為此，我們設計開發(fā)了一種柔性電極片，電極片上分布有高密度孔位，這些孔位根據(jù)顱骨的形狀均勻分布，孔位上有導電位層，所有的孔位的導電層通過設計好的電路分別連接到電極接頭上。
使用中，將頭上的皮膚切開，清除掉顱骨表面的粘膜，暴露出顱骨，根據(jù)電極片上的孔位尺寸和位置，在顱骨上鉆出小口（可擰入螺絲釘即可），將電極片貼合在鉆好的孔位上后，依次將相應的螺絲釘旋入顱骨內(nèi)，螺絲釘將電極片和顱骨緊緊貼合，孔位上的導電層也與螺絲釘緊密接觸，腦電信號依靠穿過顱骨的螺絲釘傳導出來，再通過電極片傳輸給接頭，最終傳遞給后端設備。
為方便在顱骨上鉆孔方便以及孔的定位足夠精準，可選擇性地按照電極片形狀切割出同樣尺寸的柔性薄膜（同樣大小、位置的孔位），將薄膜定好位后緊密貼附在顱骨表面，使用顱骨鉆在薄膜孔位上鉆出適當?shù)男《矗摫∧た梢怨潭姌O片的下方，給電極片一定彈性高度，使螺絲釘與電極片上的觸點接觸更緊密。
為采集長期性的腦電數(shù)據(jù)，可使用生物相容性膠（如牙科水泥等）將擰上螺絲釘?shù)碾姌O片密封固定在顱骨上，只將接頭外露，這樣防止組織體液直接接觸電極片，將孔位上的導電層腐蝕掉或引起炎癥。
來源：科斗（蘇州）腦機科技有限公司專利《一種高密度皮下腦電電極》，202021835736.8
