陈根:可穿戴脑磁图,为医疗提供更多技术可能

文/陈根

近年来,人工智能(AI)医学成像被越来越多地应用于医疗领域,因为其不仅可以提高疾病表征的检出率,还能精准确认病灶的结构信息。

脑磁图(MEG)是脑功能成像的一种方法,可用来测量流经神经元群的电流所产生的磁场,它是一种安全非侵入式的成像方式,被广泛应用于研究健康和疾病状态下的大脑情况。

然而,大脑产生的磁场只有大约 100 fT,约为地球磁场的十亿分之一,这就意味着需要高灵敏度的探测器对其进行检测。多年来唯一可行的选择就是超导量子干涉仪(SQUID),但为了保持其超导性,SQUID必须冷却到 -269 ℃,这就限制了脑磁图的设计和发展。

为了突破传统脑磁图的局限性,科学家们通过开发新的量子技术,研发出了世界首个可穿戴的光泵磁强计—脑磁图系统。该系统不仅灵敏度高,而且不需要在低温下也可以保持良好的传导性。更为重要的是,其不但可以用于神经科学的成像,还可以运用到临床医学。

这一系统通过解析和计算机仿真相结合的方法对头部传感器进行精确布置,使光泵磁强计阵列对大脑磁场进行采样;然后,使用先进的3D打印技术将光泵磁强计传感器阵列固定在头部,通过电子控制和数据采集系统对其进行测量;同时,用单独的控制系统将光泵磁强计与患者相结合;最后,使用数学建模软件包对大脑电流密度进行成像。

在临床医学方面,光泵磁强计—脑磁图系统可以为评估帕金森病患者提供了一个良好的途径,因为这些患者很难在传统系统中保持足够的静止状态。另外,它也可以记录癫痫病发作时的大脑活动,这对癫痫患者的治疗来说尤为重要。

可以看见,随着科技的发展,了解和管理人类大脑健康变得越来越具有可行性。从X光到核磁共振,从超声波到核医学,科技被越来越多地运用到医学领域。在未来,光泵磁强计-脑磁图这一量子技术还将为医疗提供更多技术的的可能。

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