脊髓電刺激（SCS）治療慢性疼痛以一種開環的方式植入，植入后刺激參數一般保持不變。為了避免電極位置變化引起刺激強度不足或過度刺激，可以利用 SCS 電極記錄的誘發復合動作電位（ECAP）作為反饋信號，來調整刺激參數。本文建立了 SCS 同步記錄 ECAP 的仿真模型，并研究 ECAP 波形與脊髓背側柱（DC）纖維興奮程度之間的關系。通過 SCS 有限元仿真模型和感覺纖維多房室電纜模型的耦合計算 SCS 作用下由膜電流引起的單纖維動作電位（SFAP），將 SFAP 疊加獲得電極上記錄的差分形式的 ECAP 信號。仿真結果表明 ECAP 中不同的波谷對應著不同直徑的感覺纖維，由波谷位置和幅值可以判斷 DC 纖維興奮程度。不超過 10% DC 纖維興奮時的 ECAP 波谷對應著大直徑感覺纖維，20% 及以上 DC 纖維興奮時出現慢傳導的波谷，對應著小直徑感覺纖維，且 DC 纖維興奮程度越高，波谷幅值越大，但大直徑纖維對應的波谷幅值保持不變。本文建立的 SCS 同步采集 ECAP 仿真模型可以模擬 ECAP 信號并由波谷位置和幅度判斷 DC 纖維興奮程度，進而判定刺激強度過小、適當或過大，為基于 ECAP 的閉環 SCS 在未來的臨床應用提供理論依據。
生物型人工肝臟支持系統（BALSS）具有肝臟的解毒、提供營養及改善內環境等功能，為治療肝功能衰竭提供了新方法，也為患者等待肝移植爭取了時間。生物反應器和具有良好生物活性的肝細胞是 BALSS 的核心，決定著治療效果。在長時間的治療過程中，肝細胞的功能活性會產生較大變化，因此為保證 BALSS 的治療效果，檢測肝細胞狀態十分重要。本文介紹了表征細胞損傷程度、解毒功能以及合成功能這三方面的指標及其常用檢測方法，總結了細胞狀態檢測技術在 BALSS 中的應用并討論了其發展趨勢。
經顱電刺激（TES）是一種無創、經濟、耐受性好的神經調控技術。但是，傳統TES為全腦性刺激，且刺激電流較小，無法滿足臨床治療中對深部腦區的有效聚焦刺激的需求。隨著TES技術臨床應用的不斷深入，研究人員不斷探索出新的刺激方法來提高刺激聚焦性、刺激強度和刺激深度，尤其是以高精度經顱電刺激、時間干涉刺激為代表的多電極刺激研究已展開。本文回顧了近年來TES的優化方案，并進一步分析了現有刺激方法的特點和局限，以期為相關臨床應用提供借鑒和參考，并為后續研究提供指導。此外，本文還對TES未來發展趨勢進行了展望，并提出了可能用于深腦刺激的TES優化方向，以期能為后續研究和應用提供新的思路。
改良電休克和磁休克均是重度抑郁癥的有效治療方法，改良電休克治療療效較好但會使患者產生認知和記憶障礙的副作用，而磁休克治療幾乎不會產生副作用，但療效相比于改良電休克較弱。為研究造成這兩種不同結果的原因，本文對比了改良電休克和磁休克治療方法在真實大腦中產生的電場強度及其空間分布的差異，并通過有限元方法對由磁共振成像得到的真實頭模型進行改良電休克和磁休克治療的電場強度仿真計算。改良電休克治療仿真的電極位置使用雙邊刺激的標準位置，磁休克治療仿真的線圈形狀為圓形線圈。使用電場強度與神經激活閾值的比值分布評估大腦中的刺激強度及刺激的聚焦性。結果顯示，改良電休克治療在腦區中產生的刺激強度比磁休克治療更強，且激活腦區范圍更廣；其在灰質區域的刺激強度是磁休克治療的 17.817 倍，在白質區域的刺激強度是磁休克治療的 23.312 倍，在海馬組織中產生的刺激強度是磁休克治療的 35.162 倍。改良電休克治療激活了超過 99.999% 的腦區，然而磁休克治療只激活了 0.700% 的腦區。因此，與磁休克治療相比，在腦區中產生的刺激強度更強、激活腦區范圍更廣可能是改良電休克治療療效更好的原因。另一方面，改良電休克治療在海馬組織中產生的高強度刺激可能是造成認知和記憶障礙副作用的原因。基于本文研究結果，期待未來可以研究更精確的臨床量化治療方案。
外加直流電場刺激（EFS）可抑制脊髓損傷（SCI）后損傷組織局部Ca2+內流，有效抑制脊髓繼發性損傷的發生。但電場刺激結束后，損傷局部Ca2+會重新開始內流并激發后續病理生理學連鎖反應，影響了EFS治療SCI的效果。聚乙二醇（PEG）是一種親水性的高分子材料，具有促進細胞膜融合及受損細胞膜修復的作用。本文旨在研究EFS聯合PEG治療Sprague-Dawley（SD）大鼠SCI的效果。脊髓損傷后的SD大鼠被隨機分為對照組（無治療，n = 10）、電場組（EFS治療30 min，n = 10）、PEG組（浸潤50% PEG的明膠海綿覆蓋損傷處5 min，n = 10）和聯合組（電場刺激和PEG聯合治療，n = 10）。術后不同時間進行運動誘發電位（MEP）測量、運動行為學評分以及脊髓切片染色分析。研究結果表明，術后8周聯合組大鼠MEP潛伏期差和波幅差以及脊髓空洞面積比均顯著低于對照組、電場組和PEG組，而運動功能評分和脊髓神經組織殘余面積比均顯著高于對照組、電場組和PEG組。以上結果提示，聯合治療方法能減輕大鼠脊髓損傷后的病理損傷程度，促進大鼠電生理及運動功能的恢復，其療效優于EFS和PEG單獨使用時的效果。
現有神經調控技術可以實現全腦刺激或皮層精準刺激，但高聚焦性的腦深部刺激一直是該領域的技術瓶頸。本文以近年來出現的負磁導率理論為基礎，建立磁場復制器仿真模型，研究腦深部感應電場分布，探討其深部聚焦的可能性，并與傳統磁刺激方法進行對比。仿真結果表明，單個的磁場復制器實現了遠程磁源的建立，與同樣位置條件下的傳統刺激方法相比，前者的感應電場較小且隨距離出現驟減，通過磁場復制器的疊加可增加感應電場強度并提高聚焦性，減少外圍導線數目仍可保證良好的聚焦性。本文建立的磁場復制器模型為腦深部精準刺激提供了新的思路，在未來可以與神經調控技術結合起來，為最終實現臨床應用打下基礎。
在經顱磁刺激（TMS）中，大腦組織的電導率可通過彌散張量成像（DTI）數據處理得到，但不同的處理方式對組織內感應電場的具體影響還沒有深入研究。本文先利用磁共振圖像（MRI）數據創建三維頭模型，對灰質（GM）和白質（WM）的電導率分別使用標量（SC）、直接映射（DM）、體積歸一化（VN）和平均電導率（MC）等4種電導率模型進行估計，頭皮、顱骨、腦脊液（CSF）等其他組織的電導率使用各向同性的電導率經驗值，分別對線圈平行和垂直于靶點所在的腦回時做TMS仿真。線圈垂直于靶點所在腦回時，容易在頭模型中得到最大電場，DM模型比SC模型下電場最大高出45.66%。結果表明在TMS時電導率模型對應的沿電場方向的電導率分量越小時，該電導率模型對應的相應域內的感應電場越大。本研究對TMS精準刺激具有指導意義。