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新型大脑扫描仪 允许患者在测量时自然的移动

来源:康健新视野 2018-03-27 12:35

 

 

来自诺丁汉大学彼得曼斯菲尔德成像中心和英国伦敦理工学院惠康人类神经影像中心的研究人员共同开发了一款一代的脑部扫描仪。这种扫描仪可以像一个头盔一样戴在头上,在扫描的过程中允许患者在周围自然的移动。它是惠康公司为期五年的资助项目的一部分,具有引发人类大脑成像领域变革的可能。

在今天发表的一篇自然论文中,研究人员证明,他们可以测量大脑活动,而人们做自然动作,包括点头、伸展、喝茶甚至打乒乓球。这种新的、轻量的脑磁图(MEG)系统不仅可以佩戴,而且比现有的系统更敏感。

研究人员希望这种新型的扫描仪可以改善对患者的研究和治疗。

Matt Brookes博士领导了诺丁汉大学物理和天文学学院此次关于的MEG工作,他说:“这项新技术为新一代功能脑成像提供了激动人心的新机会,能够为他们在周围移动时扫描提供了新的可能性,例如在现实世界的任务中测量大脑功能,或者真正的社交互动。这不仅对我们理解健康大脑的功能,并且对神经、神经退行性和精神健康情况都有很大的影响。”

脑细胞通过产生电流来运作和交流。这些电流产生微小的磁场,这些磁场是在头部外探测到的。研究人员利用MEG测量这些磁场来绘制大脑功能图。新技术允许我们获得毫秒到毫秒的图像,测量到受试者在进行不同的任务时,比如说话或移动时,大脑的哪个部位会被激活。

传统的MEG扫描器很大,重约半吨。这是因为用来测量大脑磁场的传感器需要保持非常冷的状态(-269摄氏度),这需要大量的冷却技术。现有的扫描仪在使用时,患者在被扫描的时候必须保持非常安静,因为即使是5毫米的移动也会使图像无法使用。这就意味着,对那些很难保持安静的人进行扫描是难以实现的,比如年幼的孩子,或者有运动障碍的病人。它也会造成问题,当想捕捉大脑中很少发生的事件,比如癫痫发作时,你需要一个病人在很长一段时间内保持静止。

在新的扫描仪中这个问题得到了解决,通过缩小技术并利用可安装在3D打印的原型头盔中的新型“量子”传感器得以实现。由于新型传感器非常的轻并且可以在室温下使用,他们可以直接用于头皮表面。将传感器放置在靠近大脑的位置会增加它们可以获取的信号量。

这种新型扫描仪的轻便特性也意味着,在扫描过程中,受试者第一次可以移动头部。然而,量子传感器只有在地球磁场减少了大约5万的时候才会这样运作。为了解决这个问题,研究小组开发了特殊的电磁线圈,这有助于减少扫描仪周围的地球磁场。这些线圈是专门设计来放置在受试者的两侧,并靠近房间的墙壁,以确保扫描仪环境不会产生幽闭恐惧症。

这款基于头盔设计的扫描仪能够显着提升灵敏度,它可以用来适合任何需要扫描的人。在他们的原型系统成功之后,研究人员正在研究新的头盔样式,将会有一个自行车头盔的外观,适合婴儿和儿童以及成人等各种类型人员的需要。研究人员预测,这种新型的扫描仪将使成人的敏感度提高四倍,并有可能使婴儿的增加到15或20倍。(生物谷Bioon.com)

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