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脑磁图:探索大脑的新星

2020-5-12 21:36 阅读: 2345 评论: 0 来源: 中国医药报 编辑: ygzx1
[导读]科学家们从未停止对人类大脑的探索。脑磁图(MEG)是目前最先进的磁源成像技术,可通过测量脑内神经电活动在颅外产生的极其微弱的磁场信号,以无创的方式,实时探测脑内神经活动过程,是对癫痫和脑肿瘤患者进行术前 ...
科学家们从未停止对人类大脑的探索。脑磁图(MEG)是目前最先进的磁源成像技术,可通过测量脑内神经电活动在颅外产生的极其微弱的磁场信号,以无创的方式,实时探测脑内神经活动过程,是对癫痫和脑肿瘤患者进行术前评估的重要步骤。据美国国家生物技术信息中心(NCBI)在2017年6月发布的数据,超过30%的接受神经外科治疗的癫痫患者需要无创性脑成像,脑磁图就是无创性脑成像技术的一种。根据Coher ent Mar ket Insights发布的最新数据,2018年,全球脑磁图设备市场规模为2.533亿美元,预计将以4.5%的年复合增长率增长。
何为脑磁图 人的大脑周围存在着磁场,这种磁场被称为脑磁场。脑磁场强度非常微弱,需要在电磁屏蔽室中用特殊的仪器来测量,测量信号可与磁共振(MRI)解剖影像信息叠加整合,形成具有功能信息的解剖学定位图像。脑磁图是一种对人体无创、无放射性的脑功能图像探测技术,其为研究大脑的工作原理提供了丰富的信息,是脑机接口和人工智能研究领域最有潜力的技术手段,在脑机融合领域有着巨大的发展空间。
脑磁图的发展 传统脑磁图设备十分庞大,这是因为传统脑磁图机的核心是超导量子探测器(SQUID)。SQUID脑磁图设备的运行需要消耗大量的液氦,成本极高,这在很大程度上限制了脑磁图的普及应用。此外,SQUID对外界的震动、电磁脉冲(EMP)等非常敏感且容易被损坏,需要严格屏蔽的工作环境和定期的升温维护,并更换损坏的探测器,设备维护成本很高。由于SQUID的敏感性和对超低温的要求,传统脑磁图需要将探测器固定在巨大的液氦杜瓦中,这使得脑磁图只能在静止状态下工作且无法有效适配不同大小的头部,儿童和青少年的使用受到很大限制,制约了脑磁图应用范围的扩大。
近年来,随着技术的发展,人们开始探究可在室温下工作、体积较小、重量较轻、可大批量生产的脑磁图设备,英国诺丁汉大学Sir Peter Mansf iel d影像中心设计了一款基于OPM(光泵磁强计)传感器的3D打印可穿戴式脑磁图机,该设备可以像头盔一样佩戴,人们在扫描过程中还能自由移动,其或将有助于脑磁图在神经科学领域获得更多应用。
脑磁图的临床应用 目前,美国已批准的脑磁图适应证有两种,一种用于术前脑图绘制,另一种用于癫痫手术。对于患有脑瘤或其他病变的患者,脑磁图能够绘制出病变附近正常功能区域的确切位置,可以辅助医生制定肿瘤手术切除计划,以减轻患者术后无力或脑功能丧失的症状。对于过去接受过脑外科手术的患者,脑电图(EEG)测量的电场可能会因头皮和大脑解剖结构的变化而失真,如果需要进一步手术,脑磁图可以无需进行侵入性脑电图研究即可提供必要的信息。对于癫痫外科手术治疗来说,最关键的信息是癫痫病灶的位置,脑磁图可以实现癫痫病灶位置的准确定位。临床研究表明,脑磁图还可以用于其他神经外科疾病的诊疗,包括头部外伤、帕金森病等。此外,结合MEG、EEG、MRI的新的连接方法也正被评估用于临床的可能性。
目前,脑磁图设备的生产厂商主要包括Compumedi cs Neuroscan、RICOH USA(理光美国)、Cr oton Heal t hcar e旗下子公司MEGIN等。未来,随着可穿戴式脑磁图设备的发展,脑磁图设备的功能将进一步完善,价格也将进一步降低,人们对大脑的认知将更精准,神经科学领域将取得长足的发展。
(摘自中国医药报)
关键词:癫痫,设备,磁场,大脑,患者

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