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在腦腫瘤、癲癇、精神分裂癥等復雜的疾病中，醫(yī)生通常需要借助觀察患者腦部活動來診斷病情。近年來，腦磁圖（MEG）已成為一種檢測腦部活動的新型技術(shù)，能將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)繪制成圖，并且對人體無創(chuàng)傷。

#什么是腦磁圖#

人的顱腦周圍也存在著磁場，這種磁場稱為腦磁場。但這種磁場強度很微弱，要用特殊的設(shè)備才能測知并記錄下來．需建立一個嚴密的電磁場屏蔽室，在這個屏蔽室中，將受檢者的頭部置于特別敏感的超冷電磁測定器中，通過特殊的儀器可測出顱腦的極微弱的腦磁波，再用記錄裝置把這種腦磁波記錄下來，形成圖形，這種圖形便稱作腦磁圖。

不過，來自英國諾丁漢大學彼得·曼斯菲爾德爵士成像中心的 Matthew Brookes 博士等人認為，MEG 仍然存在這諸多不足，近年來一直致力于改進 MEG 系統(tǒng)，最近這項研究有了突破性進展：

北京時間3月22日凌晨，頂尖學術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了Brookes為通訊作者的最新成果：一個可穿戴腦掃描儀原型。

論文中提到，傳統(tǒng)的腦磁圖在冷卻這一環(huán)節(jié)中，其傳感器必須封裝在一個真空的液氮杜瓦瓶中，并且和頭皮保持距離。這導致MEG系統(tǒng)非常笨重，傳感器的位置也是固定在一個不能移動的通用頭盔中。一旦頭部相對于傳感器的位置稍有變動，得到的數(shù)據(jù)質(zhì)量就會顯著下降，即使5毫米也動不得。

據(jù)了解，傳統(tǒng)的275通道腦磁圖設(shè)備，大約有900斤重，設(shè)備是固定、笨重的，被測試者相對于固定好的傳感器陣列必須保持靜止。

正在進行腦磁圖測試的病人

如圖中這般，腦袋上頂這么個“龐然大物”，還不能隨意移動，內(nèi)心也是蠻奔潰的吧！

另外，在現(xiàn)實情況中，并不是所有的測試者頭部和傳感器的距離都是固定的，這也給測量帶來障礙。成人的這個距離一般是3厘米，但如果被測人員的頭比較小，比如嬰兒等群里，那這個距離就會增加，磁場就會相應(yīng)減小，導致可獲得的信號變少。

因此，Brookes等人認為，MEG系統(tǒng)的這些特征使得該技術(shù)在包括嬰兒在內(nèi)的很多群體中使用都受限，使用環(huán)境要求也是極高。

如何讓所有群體都適用，并且不受場合限制，這成為Brookes及其同事開發(fā)新系統(tǒng)原型的核心方向。

最終，研究團隊開發(fā)了一種被稱為OPM-MEG系統(tǒng)的頭盔。該頭盔由3D打印而成，重量僅905克，不到2斤，并且能“私人訂制”，以此保證傳感器（在該原型設(shè)計中僅覆蓋了右感覺皮層）和每個測試者的頭皮表面直接接觸。被測試者戴上該頭盔后，依然可以自由地進行頭部活動。

3D打印頭盔

論文提到，OPM-MEG系統(tǒng)的核心是光泵磁力儀（OPMs），這是一個依賴于堿金屬原子特性的磁場傳感器，靈敏度極高，可達±0.01 nT。每個傳感器有一個玻璃比色槽，里面含有87Rb（銣），加熱至150℃的時候會產(chǎn)生87Rb蒸汽。

盡管內(nèi)部溫度會加熱升高，但傳感器仍舊可以安置在頭皮表面，因為它們的外部表面溫度接近體溫。

在第一次演示中，研究團隊對測試者右感覺皮層的電生理活動進行了測試。OPM-MEG實驗組中，測試者要進行12次試驗，6次盡量保持靜止，其余6次做一些自然的頭部運動，包括點頭、搖頭、伸頭和喝水，一臺相機會負責追蹤頭部運動。研究團隊同時還用傳統(tǒng)的MEG技術(shù)測試了一組靜態(tài)的對照實驗。

在OPM-MEG實驗組中，保持盡量靜止時的移動范圍在±1厘米之間，而頭部可以運動時，范圍會擴大到±10厘米。實驗最終顯示，即使在頭部大幅度運動的情況下，這套可穿戴系統(tǒng)依然可以收集到高保真數(shù)據(jù)。

研究人員認為，該新系統(tǒng)將首次使得嬰兒、兒童和有運動障礙的人群都可以直接測試其腦部活動。并且，測試者未來還可以穿戴該頭盔進行社交活動等，不會受到任何影響。