生醫電子

神經刺激(neural stimulation)

神經刺激是生物電位感測的反面:你不是去聽身體的電,而是注入你自己的電,命令一條神經或肌肉放電。一個精心整形的電流脈衝經電極推入,把細胞膜去極化超過閾值,便觸發一個動作電位——正是身體自然使用的那種全有全無的尖峰。人工電子耳就是靠這樣讓失聰者重新聽見(電極刺激聽神經),深部腦刺激就是這樣平息帕金森氏症的顫抖,功能性電刺激就是這樣讓癱瘓的肌肉收縮。你其實是在用神經系統的母語——電——跟它對話。

不容妥協的鐵則是「電荷平衡」,因為賭注是組織損傷。刺激器送出雙相脈衝——一個刺激相,緊接著被一個等量反向的回復相抵消——讓電極處累積的淨直流電荷為零。持續的直流會驅動不可逆的電化學反應:電解體液、溶解電極金屬、灼傷周圍細胞。因此設計者在嚴格的電荷密度安全範圍內工作(Shannon 極限),並偏好電流模式(定電流)刺激勝過電壓模式,因為直接控制電流就直接控制了送出的電荷,不受漂移的電極阻抗影響——而電極阻抗,正是在一具活生生、正在癒合的身體裡,你永遠無法信任的那個變數。

電荷平衡的雙相刺激:回復相恰好抵消刺激相的電荷,避免直流造成的組織損傷。

在安全上電流模式勝過電壓模式:若你設定電壓,送出的電荷會隨難以預測的電極阻抗起伏;若你設定電流,每個脈衝的電荷只由你的時序決定——這正是幾乎所有植入式刺激器都採用定電流輸出級的原因。

又稱
electrical stimulationneurostimulationfunctional electrical stimulation神經電刺激電刺激