图 2-1 脊髓的外部结构（a）为正面图（b）为背面图 

同时，脊髓的弯曲度与脊柱是一致的。其次，脊髓的两旁可以发出许多成双成 对的神经，这些神经称为脊神经，它们又散布到全身的各个角落，比如皮肤，四肢 甚至内脏都有脊神经的踪影，而与脊神经前部或者后部连接的一段脊髓被称为是一 个脊髓节段，这样呢，脊髓又被分为了 31 个节段，这 31 个节段又被分成了 5 个部

分，分别为：颈段（C）有 8 个，胸段（T）有 12 个，腰段（L）有 5 个，骶段（S）

有 5 个和尾段（Co）有 1 个。

    脊髓内部有一个由神经细胞组成的灰质区，是 H 形（蝴蝶状）的，灰质区周围 又有由脊髓神经纤维组成的白质区，这便使得脊髓成为脑与周围神经的桥梁，当然 也成为了许多简单的反射活动的中枢[17]。脊髓内有纵通全长即上通第四脑室，下至 脊髓圆锥且会膨大成终室的中央管。若脊髓损伤则有可能引起肢体麻木瘫痪，大小 便失禁等严重后果。脊髓和脊神经解剖图如图 2-2 所示： 

图 2-2 脊髓和脊神经解剖图

2。1。2  脊髓神经刺激器的框架 

    植入式脊髓神经刺激器包括两个部分，体外有一个控制开关以及通信，显示模 块，主要完成对体内刺激器的开启，关闭，以及状态查看的任务；体内是神经刺激 器部分，该部分又包括五个部分：分别是电源-负责电源供给，无线通信模块-负责

体内体外信号和工作状态的传输，是两部分发挥作用的桥梁，信号控制模块-产生相 应的控制信号，刺激发生模块-该模块可产生频率、占空比以及幅度均可调的刺激脉 冲，刺激生理电极-上一模块产生的刺激脉冲通过该模块对所需刺激部位进行刺激。 综上所述，植入式脊髓神经刺激器的基本框架结构如图 2-3 所示： 

图 2-3 植入式脊髓神经刺激器的基本框架结构 

2。2  脊髓神经刺激器的原理 

    由脊髓神经刺激器的基本框架结构可知，利用 MSP430G2553 单片机低功耗的特 点和镜像电流源能为放大电路提供偏置电流的特点，设计出一种频率，幅度，占空 比和极性等参数都可以通过编程来实现的电流脉冲发生器电路；同时要保证软件升 级方便，该系统实现超低功耗。

2。3  脊髓神经刺激器的设计指标

2。3。1  脊髓刺激器电路的基本参数

植入式脊髓刺激器电路的电极极点包括单极点，双极点和多极阵列这三种，多 极阵列可以增加刺激的部位和范围，综合我们需要安全，低功耗等特点，本刺激电 路采用 2 个电极触点。

根据对脊髓神经刺激器电疗法临床治疗时对患者的刺激参数进行测试，首先让 患者趴在病床上进行局部麻醉，然后将电极进行硬膜外植入，要注意的是，必须将

刺激电极准确地放置在患者的待刺激脊髓部位，对刺激效果进行疼痛评估，在这里 我们用的是视觉模拟评分法（visual analogue scale，VAS），将测试成功的刺激标准 定为对疼痛的缓解能高于 50%，基本生活能力得到改善，不再依赖镇痛药物来止痛。 经过测试我们可以初步确定刺激电压为 0。3-15V,电流脉冲频率 5-500Hz，脉冲宽度在 0。1-1。0msec 的时候患者的疼痛能够得到缓解，并无其他痛苦的感觉。

2。3。2   脊髓神经刺激器电路的设计要求

   根据 2。3。1 的参数范围，本论文所设计的刺激电路期望达到以下指标：

电极触点： 2 个 电流脉冲幅度：0-10mA 电流脉冲频率：1-1200Hz 电流脉冲宽度：20-1000μS 顺从电压：