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腦磁圖：探索生命禁區(qū)的新星！

日期:2020-02-26

前言

人的大腦被稱為“生命禁區(qū)”，科學家們從未停止對它的探索。腦磁圖(MEG)是目前最先進的磁源成像技術。腦磁圖通過測量腦內神經電活動在顱外產生的極其微弱磁場信號，以無創(chuàng)的方式，實時探測腦內神經活動過程，是癲癇和腦腫瘤患者術前評估的重要步驟。據美國國家生物技術信息中心（NCBI）在2017年6月發(fā)布的數據，超過30％的接受神經外科治療的癲癇患者需要無創(chuàng)性腦成像，例如磁腦電圖（MEG）。根據Coherent Market Insights發(fā)布的最新數據，2018年全球腦磁圖設備市場規(guī)模為2.533億美元，預計將以4.5％的復合年增長率增長。由于精神疾病發(fā)生率的上升，到2026年，全球腦磁圖設備市場將超過3.595億美元。?

一、腦磁圖是什么？?

人的大腦周圍也存在著磁場，這種磁場被稱為“腦磁場”。腦磁場強度非常微弱，需要在電磁屏蔽室中用特殊的儀器，如超導量子探測器（SQUID）來測量，將獲得的電磁信號轉換成等磁線圖，并與MRI解剖影像信息疊加整合，就形成了具有功能信息的解剖學定位圖像。腦磁圖是一種對人體完全無創(chuàng)性、無放射性的腦功能圖像探測技術。腦磁圖為研究大腦的工作原理提供了更豐富的信息，并且使其成為腦機接口和人工智能研究領域最有潛力的技術手段，在未來的腦機融合領域有著巨大的發(fā)展空間。

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二、腦磁圖的發(fā)展

?傳統腦磁圖設備看起來十分龐大，這是因為傳統腦磁圖機的核心是超導量子探測器（SQUID）。SQUID 腦磁圖設備的運行需要消耗大量的液氦，成本極高，這在很大程度上限制了腦磁圖的普及應用。此外，SQUID 對外界的震動、電磁脈沖（EMP）等非常敏感且容易損壞，需要嚴格屏蔽的工作環(huán)境和定期的升溫維護，并更換損壞的探測器，設備維護成本也很高。由于 SQUID 的敏感性和對超低溫的要求，傳統腦磁圖需要將探測器固定地布置在巨大的液氦杜瓦中，這使得腦磁圖只能在靜止狀態(tài)下工作且無法有效適配不同大小的頭部，尤其是兒童和青少年的使用受到很大限制，這進一步制約了腦磁圖的應用范圍。?? ? ? ??

傳統腦磁圖機?

近年來，隨著技術的發(fā)展，人們開始探究可在室溫下工作、體積較小、重量較輕、可大批量生產的腦磁圖設備。2017年英國諾丁漢大學 Sir Peter Mansfield 影像中心（2003年諾貝爾生理與醫(yī)學獎，磁共振成像誕生地）設計了一款基于OPM（光泵磁強計）傳感器的3D打印可穿戴式腦磁圖機。該設備可以像頭盔一樣佩戴，人們在掃描過程中還能自由移動。未來，如果腦磁圖機的價格下降，則可能有助于腦磁圖在神經科學領域獲得更大的應用。??

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基于OPM傳感器的3D打印可穿戴式腦磁圖機

?三、腦磁圖的臨床應用

MEG目前在美國有兩種批準的適應癥，一種用于術前腦圖繪制，另一種用于癲癇手術。對于患有腦瘤或其他病變的患者，MEG可能能夠繪制出病變附近正常功能區(qū)域的確切位置，可以計劃手術切除腫瘤，以減輕術后無力或腦功能喪失。在過去接受過腦外科手術的患者中，腦電圖測量的電場可能會因頭皮和大腦解剖結構的變化而失真。如果需要進一步手術，MEG可以無需進行侵入性腦電圖研究即可提供必要的信息。在癲癇的外科手術治療中，最關鍵的信息是癲癇病灶的位置，而MEG可以大大促進這種定位。MEG主要用作一種非侵入性設備，可通過使用適當的源定位技術來檢測諸如尖峰之類的發(fā)作性癲癇放電，以確定癲癇灶。在進行癲癇發(fā)作的所有自發(fā)MEG記錄中，EEG和MEG數據均可用于分析。臨床研究表明，MEG還可以用于其他神經外科應用，包括頭部外傷，帕金森氏病和其他疾病。結合MEG，EEG，fMRI和新的連接方法，也正在評估用于臨床應用。這些研究將繼續(xù)改變MEG在神經外科評估中的應用方式。? ? ??

MEGG用于癲癇檢測

?四、腦磁圖主要廠商

1、Compumedics Neuroscan? ? ? ??? ? ?

Compumedics Neuroscan成立于1985年，是神經生理學、神經影像學和神經診斷系統研究軟件的全球領先開發(fā)商，主要經營EEG、電磁源定位、多模式神經成像以及fMRI增強技術.?

Orion LifeSpan?MEG

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Orion LifeSpan?MEG使用獲得專利的雙張弛振蕩超導量子干涉儀（DROS SQUID）傳感器，其信噪比高于傳統SQUID傳感器。它們與優(yōu)化的第二代軸向梯度儀耦合，對環(huán)境的雜散電感具有更大的抵抗力。這種組合可實現比以往更高的大腦信號敏感性和更低的干擾噪聲。設備的模塊化可在需要時提供快速，便捷的服務。此外，獨特的雙頭盔杜瓦瓶能對成人和兒童人群進行最佳的大腦信號檢測。低溫設備配備了無振動的真空冷卻系統，可實現連續(xù)24/7全天候的虛擬100％冷卻液再循環(huán)。Orion LifeSpan?MEG single Dewar system于2月19日獲得FDA批準上市。?

2、RICOH USA?? ? ? ??? ? ?

RICOH USA成立于1962年，總部位于美國賓夕法尼亞州?？怂诡D，是總部位于東京的理光公司在北美和南美的分公司。?

RICOH MEG

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RICOH的MEG腦部掃描儀具有以下特點：測量大腦深處的能力，以便可以檢測并記錄直至海馬和下丘腦水平的大腦活動。此外，傳感器的數量及其強大的靈敏性讓醫(yī)生能獲得更多的信息；頭盔中的160個超導傳感器可檢測并放大神經元產生的磁場；同軸梯度計傳感器減少了電磁干擾，先進的算法濾除了噪聲，因此可以輕松識別感興趣的信號。?