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我國團隊成功研制全球首款電池供電的可穿戴閾上重復(fù)經(jīng)顱磁刺激設(shè)備
中國科學(xué)院自動化研究所網(wǎng)站3月25日消息，近日，中國科學(xué)院自動化研究所腦網(wǎng)絡(luò)組與腦機接口北京市重點實驗室研制全球首款電池供電的可穿戴閾上重復(fù)經(jīng)顱磁刺激設(shè)備（rTMS），相關(guān)成果已發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》（Nature Communications）。
可穿戴rTMS設(shè)備的成功研制是精神疾病治療領(lǐng)域（抑郁癥、腦卒中、成癮等）的一項重大突破，它將為患者帶來更便捷、更有效的治療選擇，實現(xiàn)家庭、社區(qū)治療，同時也為腦科學(xué)研究提供了新的工具。
團隊突破了輕量級磁芯線圈設(shè)計和高功率密度高壓脈沖驅(qū)動技術(shù)兩大難題。輕量級磁芯線圈設(shè)計將TMS的單脈沖的能量損耗降至傳統(tǒng)商用rTMS設(shè)備的1/10以下，最大功率由10 kW降至800 W，同時刺激強度和線圈重量維持不變；高功率密度高壓脈沖驅(qū)動技術(shù)將驅(qū)動器的功率密度提高至傳統(tǒng)商用rTMS設(shè)備的10倍以上，將主機的重量由55kg降至3公斤，并由電池供電，實現(xiàn)全場景的可穿戴應(yīng)用。
在人體試驗中，該設(shè)備成功誘發(fā)了手部和腿部的運動誘發(fā)電位（MEP），首次在自由行走過程中實現(xiàn)了rTMS神經(jīng)調(diào)控，揭示了中樞神經(jīng)系統(tǒng)和不同肢體肌肉活動之間的動態(tài)相互作用。
可穿戴rTMS設(shè)備在臨床和科研中具有巨大的應(yīng)用潛力。一方面，它為抑郁癥等神經(jīng)精神疾病的治療提供了全新場景的解決方案，實現(xiàn)患者隨時、隨地、隨身的使用，顯著擴大受眾群體，降低就醫(yī)成本并提高治療依從性。另一方面，該設(shè)備為研究自然場景下腦功能的動態(tài)變化提供了全新工具，有助于因果地驗證自由運動過程中不同腦區(qū)的功能。此外，可穿戴的rTMS設(shè)備未來可與腦電、近紅外等非侵入式腦信號檢測技術(shù)結(jié)合，讓閉環(huán)腦機接口從實驗室走向真實場景的大規(guī)模應(yīng)用成為可能。
該論文的共同第一作者為腦網(wǎng)絡(luò)組與腦機接口北京市重點實驗室的戚自輝副研究員和劉浩高級工程師，蔣田仔研究員為通訊作者。論文的主要合作者包括左年明研究員、宋明研究員、樊令仲研究員、楊正宜副研究員、金芳助理研究員以及王一航、盧雪峰工程師等。該研究得到了國家科技創(chuàng)新2030—“腦科學(xué)與類腦研究”重大項目和國家自然科學(xué)基金等項目的資助。
- 責(zé)任編輯: 張荃
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