在腦腫瘤、癲癇、精神分裂癥等復雜的疾病中，醫生通常需要借助觀(guān)察患者腦部活動(dòng)來(lái)診斷病情。近年來(lái)，腦磁圖（MEG）已成為一種檢測腦部活動(dòng)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(wú)創(chuàng )傷。

#什么是腦磁圖#

人的顱腦周?chē)泊嬖谥?zhù)磁場(chǎng)，這種磁場(chǎng)稱(chēng)為腦磁場(chǎng)。但這種磁場(chǎng)強度很微弱，要用特殊的設備才能測知并記錄下來(lái)．需建立一個(gè)嚴密的電磁場(chǎng)屏蔽室，在這個(gè)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(guò)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(lái)，形成圖形，這種圖形便稱(chēng)作腦磁圖。

不過(guò)，來(lái)自英國諾丁漢大學(xué)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(lái)一直致力于改進(jìn) MEG 系統，最近這項研究有了突破性進(jìn)展：

北京時(shí)間3月22日凌晨，頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線(xiàn)發(fā)表了Brookes為通訊作者的最新成果：一個(gè)可穿戴腦掃描儀原型。

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

據了解，傳統的275通道腦磁圖設備，大約有900斤重，設備是固定、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(jìn)行腦磁圖測試的病人

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

另外，在現實(shí)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(lái)障礙。成人的這個(gè)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(gè)距離就會(huì )增加，磁場(chǎng)就會(huì )相應減小，導致可獲得的信號變少。

因此，Brookes等人認為，MEG系統的這些特征使得該技術(shù)在包括嬰兒在內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(chǎng)合限制，這成為Brookes及其同事開(kāi)發(fā)新系統原型的核心方向。

最終，研究團隊開(kāi)發(fā)了一種被稱(chēng)為OPM-MEG系統的頭盔。該頭盔由3D打印而成，重量?jì)H905克，不到2斤，并且能“私人訂制”，以此保證傳感器（在該原型設計中僅覆蓋了右感覺(jué)皮層）和每個(gè)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(jìn)行頭部活動(dòng)。

3D打印頭盔

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

盡管內部溫度會(huì )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(jué)皮層的電生理活動(dòng)進(jìn)行了測試。OPM-MEG實(shí)驗組中，測試者要進(jìn)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(dòng)，包括點(diǎn)頭、搖頭、伸頭和喝水，一臺相機會(huì )負責追蹤頭部運動(dòng)。研究團隊同時(shí)還用傳統的MEG技術(shù)測試了一組靜態(tài)的對照實(shí)驗。

在OPM-MEG實(shí)驗組中，保持盡量靜止時(shí)的移動(dòng)范圍在±1厘米之間，而頭部可以運動(dòng)時(shí)，范圍會(huì )擴大到±10厘米。實(shí)驗最終顯示，即使在頭部大幅度運動(dòng)的情況下，這套可穿戴系統依然可以收集到高保真數據。

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