行業|腦磁圖:探索生命禁區的新星!

2020-11-30 健康界

前言

人的大腦被稱為「生命禁區」，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性腦成像，例如磁腦電圖（MEG）。 根據Coherent Market Insights發布的最新數據，2018年全球腦磁圖設備市場規模為2.533億美元，預計將以4.5％的複合年增長率增長。 由於精神疾病發生率的上升，到2026年，全球腦磁圖設備市場將超過3.595億美元。 

  一、腦磁圖是什麼？   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，並與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，並且使其成為腦機接口和人工智慧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展空間。
             
二、腦磁圖的發展
  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、電磁脈衝（EMP）等非常敏感且容易損壞，需要嚴格屏蔽的工作環境和定期的升溫維護，並更換損壞的探測器，設備維護成本也很高。 由於 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範圍。            傳統腦磁圖機   近年來，隨著技術的發展，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年諾貝爾生理與醫學獎，磁共振成像誕生地）設計了一款基於OPM（光泵磁強計）傳感器的3D列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，則可能有助於腦磁圖在神經科學領域獲得更大的應用。          基於OPM傳感器的3D列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准的適應症，一種用於術前腦圖繪製，另一種用於癲癇手術。 對於患有腦瘤或其他病變的患者，MEG可能能夠繪製出病變附近正常功能區域的確切位置，可以計劃手術切除腫瘤，以減輕術後無力或腦功能喪失。 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作性癲癇放電，以確定癲癇灶。 在進行癲癇發作的所有自發MEG記錄中，EEG和MEG數據均可用於分析。 臨床研究表明，MEG還可以用於其他神經外科應用，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，也正在評估用於臨床應用。 這些研究將繼續改變MEG在神經外科評估中的應用方式。        MEGG用於癲癇檢測   四、腦磁圖主要廠商

1、Compumedics Neuroscan  Compumedics Neuroscan成立於1985年，是神經生理學、神經影像學和神經診斷系統研究軟體的全球領先開發商，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                 Orion LifeSpan™MEG使用獲得專利的雙張弛振蕩超導量子幹涉儀（DROS SQUID）傳感器，其信噪比高於傳統SQUID傳感器。 它們與優化的第二代軸向梯度儀耦合，對環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幹擾噪聲。 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24/7全天候的虛擬100％冷卻液再循環。 Orion LifeSpan™MEG single Dewar system於2月19日獲得FDA批准上市。   

2、RICOH USA                 
RICOH USA成立於1962年，總部位於美國賓夕法尼亞州埃克斯頓，是總部位於東京的理光公司在北美和南美的分公司。   RICOH MEG                 

RICOH的MEG腦部掃描儀具有以下特點： 測量大腦深處的能力，以便可以檢測並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生能獲得更多的信息； 頭盔中的160個超導傳感器可檢測並放大神經元產生的磁場； 同軸梯度計傳感器減少了電磁幹擾，先進的算法濾除了噪聲，因此可以輕鬆識別感興趣的信號。   3、Croton 

Healthcare  Croton Healthcare旗下的子公司，總部位於芬蘭赫爾辛基的MEGIN在30多年來一直是全球領先的MEG技術提供商。 MEGIN的MEG掃描儀是一種非侵入性，功能性的大腦定位解決方案，用於診斷檢查，治療策略和神經系統疾病的幹預。   TRIUX™neo                
TRIUX™neo能夠掃描先前由於磁化材料（例如植入的刺激器，牙齒填充物或牙套）而被排除在外的患者； 採用人機工程學設計，對患者和操作員更友好； 能為醫生提供更多有價值的信息。 

  結語
未來，隨著可穿戴式腦磁圖設備的發展，腦磁圖設備功能的進一步完善，腦磁圖設備價格的降低，人們對大腦的認知將更精準，神經科學領域將取得更多的成就。
- END -
作者 楊柳榮  |  編輯 謝安然  |  排版 Elsa 本文為思宇智庫原創，轉載請在文末留言，文章需註明出處和作者。  

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