我國團隊成功研製全球首款電池供電的可穿戴閾上重複經顱磁刺激設備

中國科學院自動化研究所網站3月25日消息，近日，中國科學院自動化研究所腦網絡組與腦機接口北京市重點實驗室研製全球首款電池供電的可穿戴閾上重複經顱磁刺激設備（rTMS），相關成果已發表於國際學術期刊《自然·通訊》（Nature Communications）。

可穿戴rTMS設備的成功研製是精神疾病治療領域（抑鬱症、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，實現家庭、社區治療，同時也為腦科學研究提供了新的工具。

團隊突破了輕量級磁芯線圈設計和高功率密度高壓脈衝驅動技術兩大難題。輕量級磁芯線圈設計將TMS的單脈衝的能量損耗降至傳統商用rTMS設備的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；高功率密度高壓脈衝驅動技術將驅動器的功率密度提高至傳統商用rTMS設備的10倍以上，將主機的重量由55kg降至3公斤，並由電池供電，實現全場景的可穿戴應用。

在人體試驗中，該設備成功誘發了手部和腿部的運動誘發電位（MEP），首次在自由行走過程中實現了rTMS神經調控，揭示了中樞神經系統和不同肢體肌肉活動之間的動態相互作用。

可穿戴rTMS設備在臨牀和科研中具有巨大的應用潛力。一方面，它為抑鬱症等神經精神疾病的治療提供了全新場景的解決方案，實現患者隨時、隨地、隨身的使用，顯著擴大受眾羣體，降低就醫成本並提高治療依從性。另一方面，該設備為研究自然場景下腦功能的動態變化提供了全新工具，有助於因果地驗證自由運動過程中不同腦區的功能。此外，可穿戴的rTMS設備未來可與腦電、近紅外等非侵入式腦信號檢測技術結合，讓閉環腦機接口從實驗室走向真實場景的大規模應用成為可能。

該論文的共同第一作者為腦網絡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、盧雪峯工程師等。該研究得到了國家科技創新2030—“腦科學與類腦研究”重大項目和國家自然科學基金等項目的資助。