量子物理與大腦掃描——Quspin光泵磁力計(jì)在腦科學(xué)中的應(yīng)用

正文

量子物理與大腦掃描

編自2021年2月 Physics World

引言：

基于基礎(chǔ)物理的健康技術(shù)爹凹，已經(jīng)掀起了數(shù)次醫(yī)學(xué)革命厨诸。但是面對(duì)更多更復(fù)雜的挑戰(zhàn)，就需要引入全新的物理理論禾酱。來自諾丁漢大學(xué)

(University of Nottingham)的Hannah Coleman和Matt Brookes希望通過基于量子物理的MEG掃描微酬，來探索人類大腦是如何運(yùn)作

的。

在大多數(shù)醫(yī)學(xué)成像中颤陶，目標(biāo)都是獲得身體或者組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)颗管，尋找異常的增生、腫瘤滓走、或者異常垦江，并以此來確定治療所需的關(guān)鍵信

息。

然而搅方，在很多疾病中比吭，需要關(guān)心的不只是器官的基本結(jié)構(gòu)，更重要的是這些器官如何運(yùn)作姨涡。這一點(diǎn)對(duì)于評(píng)估器官的健康狀態(tài)非常重要

——特別是大腦疾病衩藤，比如癲癇、癡呆涛漂、還有其他的一些精神疾病赏表。在這些疾病中，無論用多精密的成像手段怖喻，器官組織的結(jié)構(gòu)通常

看起來都很 “正车谆”，但是從功能運(yùn)作上來說的確存在問題锚沸。因此跋选，發(fā)展一種可以觀察大腦功能運(yùn)作的手段，就非常重要了哗蜈。換句話

說前标，我們需要一種可以同時(shí)觀察大腦里九千萬神經(jīng)細(xì)胞電信號(hào)的手段。

“For many illnesses we must move beyond simple structure and learn about the way in which an organ functions.”

“對(duì)于許多疾病距潘，我們不能僅僅局限在器官基本構(gòu)造上炼列，而是要去了解它們的運(yùn)作方式。

腦磁圖（magneto-encephalography音比，MEG）是觀察大腦功能的一種新方式俭尖。MEG通過測(cè)量電流在神經(jīng)結(jié)構(gòu)中流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磁信

號(hào)，用數(shù)學(xué)模型生成實(shí)時(shí)的神經(jīng)電流波動(dòng)（下圖a）。因此稽犁，MEG作為一種安全焰望、非入侵式的觀察方式，為我們了解大腦的工作方式提

供了有效的支持已亥。在腦科學(xué)的研究中熊赖，腦磁探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，讓人們對(duì)于健康和受到疾病影響的大腦運(yùn)作方式有了更深入的認(rèn)

識(shí)（下圖b）虑椎。

腦磁圖（MEG）的效果：

a.當(dāng)人移動(dòng)手指的時(shí)候震鹉，大腦中初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層上的細(xì)胞簇就會(huì)處于活躍狀態(tài)，同時(shí)這種神經(jīng)電流會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)捆姜。這個(gè)磁場(chǎng)相對(duì)于頭

的徑向分量就可以被探測(cè)到传趾，并且被MEG所描繪出來。在可視化數(shù)據(jù)表達(dá)上娇未，紅色表示遠(yuǎn)離頭部的磁場(chǎng)方向墨缘，藍(lán)色表示朝向頭部的方

向。通過稱為“溯源定位”的數(shù)學(xué)模型零抬，我們可以生成神經(jīng)電流實(shí)時(shí)變化的3D圖形。黃色的包絡(luò)區(qū)域表明宽涌，手指運(yùn)動(dòng)時(shí)平夜，區(qū)域內(nèi)有神

經(jīng)電流波動(dòng)。通過MEG卸亮，大腦活動(dòng)不僅僅可以在空域內(nèi)進(jìn)行觀察研究忽妒，還可以在時(shí)域進(jìn)行有效觀測(cè)。大腦活動(dòng)的電信號(hào)可以分解成特

征頻譜（被稱作神經(jīng)振蕩或者腦波）兼贸。

上圖表示了手指運(yùn)動(dòng)時(shí)段直，初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層中電流強(qiáng)度振蕩頻率隨時(shí)間變化的情況。藍(lán)色表示相對(duì)于神經(jīng)節(jié)奏基準(zhǔn)減弱溶诞，紅色表示加強(qiáng)鸯檬。當(dāng)

對(duì)象移動(dòng)手的時(shí)候，beta振蕩（~20Hz）減弱螺垢。運(yùn)動(dòng)過后喧务，通過“重結(jié)合”（比如信號(hào)增強(qiáng)高于基準(zhǔn)值），回歸到基準(zhǔn)值枉圃。這種重結(jié)

合在患有精神分裂癥的患者上會(huì)表現(xiàn)異常功茴。這可能表明初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層和大腦其他區(qū)域缺乏有效聯(lián)系。（資料提供：Elena Boto, 

University of Nottingham; CC BY 4.0 Robson et al. adapted from NeuroImage: Clinical 12 869）

盡管潛力巨大孽亲，現(xiàn)有的MEG掃描卻具有極大的局限性坎穿，因此并沒有被廣泛應(yīng)用。腦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)非常微弱（~100fT，大約為地球磁

場(chǎng)的十億分之一）玲昧，所以需要非常靈敏的傳感器栖茉。許多年以來，可用的設(shè)備只有超導(dǎo)量子干涉儀（Superconducting Quantum 

interference Device, SQUID）酌呆，這是一種基于超低溫下兩個(gè)超導(dǎo)體之間絕緣帶中的隧穿效應(yīng)的低溫傳感器（基于約瑟夫森效應(yīng)）衡载。隧

穿電流是SQUID中磁通量的函數(shù)。

“Despite excellent promise, the current generation of MEG scanners are severely limited, preventing their widespread adoption.”

“盡管有很好的預(yù)期隙袁，目前這一帶的MEG掃描器有很大的局限性痰娱，這一局限性阻礙了他們被廣泛應(yīng)用”

為了保持超導(dǎo)態(tài)，SQUID必須處于-269℃的環(huán)境中菩收，這就極大限制了MEG掃描的設(shè)計(jì)和應(yīng)用范圍梨睁。首先，必須保證低溫腔和被測(cè)人頭

部之間的熱絕緣娜饵，以防對(duì)被測(cè)人造成傷害坡贺。由于磁場(chǎng)是按照距離的平方衰減，這個(gè)熱絕緣帶就局限了探測(cè)的靈敏度箱舞。其次遍坟，探頭被安放

在被測(cè)人頭部外的杜瓦容器（超低溫腔）中。以上兩點(diǎn)意味著晴股，如果測(cè)試中愿伴，被測(cè)人頭部發(fā)生了移動(dòng)，就會(huì)大大降低掃描質(zhì)量电湘。僅僅

5mm的平移就會(huì)讓測(cè)量數(shù)據(jù)徹底無效隔节，大多數(shù)被測(cè)人是無法忍受這種測(cè)試環(huán)境的。同時(shí)寂呛，這種固定式的探測(cè)結(jié)構(gòu)怎诫，也導(dǎo)致了固定的測(cè)

試頭罩尺寸。這大大限制對(duì)年幼兒童和嬰兒的掃描贷痪，因?yàn)閮和蛬雰旱念^部尺寸遠(yuǎn)小于探測(cè)頭罩幻妓。last，SQUID探測(cè)器呢诬、控制電路涌哲、

制冷回路的復(fù)雜組合，也大大提升了造價(jià)（典型價(jià)格為200萬英鎊尚镰，1800萬人民幣以上的造價(jià)阀圾，加上高昂的運(yùn)行費(fèi)用）

量子革命

近年來研究人員通過對(duì)量子領(lǐng)域的探索解決了MEG的局限性（感謝由英國(guó)量子技術(shù)項(xiàng)目和惠康信托基金資助的諾丁漢大學(xué)彼得曼

斯菲爾德影像中心和倫敦大學(xué)惠康人類神經(jīng)影像中心）。在研究中狗唉，光學(xué)泵浦磁力計(jì)（光泵磁力計(jì)初烘，Optically Pumped 

Magnetometers, OPMs）是關(guān)鍵突破。OPM是一種基于量子技術(shù)，和SQUIDs有同樣靈敏度的磁場(chǎng)探測(cè)裝置肾筐，但是不需要SQIUIDs

那樣的超低溫環(huán)境（下圖）

光學(xué)泵浦磁力計(jì)（OPM）基本原理：

每個(gè)光泵磁力計(jì)包含一個(gè)充滿銣-87原子蒸汽的玻璃室哆料。當(dāng)一束和原子的D1譜線產(chǎn)生諧振的圓偏光穿過蒸汽時(shí)，它將銣原子泵浦到一個(gè)

角動(dòng)量順著光束的量子態(tài)吗铐。因?yàn)槊總€(gè)原子具備的磁動(dòng)量和角動(dòng)量是相關(guān)聯(lián)的东亦，自旋偏振的原子蒸汽的凈磁化率對(duì)外界磁場(chǎng)非常敏感。當(dāng)

所有的原子都在相同的狀態(tài)唬渗，并同時(shí)引入偏正態(tài)時(shí)典阵，就不會(huì)產(chǎn)生更多的吸收。這時(shí)候镊逝，通過氣室的光強(qiáng)達(dá)到Z大值壮啊。然而，當(dāng)偏振率因

為某些原因下降的話撑蒜，比如說由于和外界磁場(chǎng)發(fā)生交互歹啼，光就會(huì)再次被吸收，同時(shí)光探測(cè)器上得到的信號(hào)就會(huì)相應(yīng)減弱座菠。不過狸眼，偏振一

般很快就會(huì)消失，因?yàn)樵觾A向于自然的“弛豫”態(tài)浴滴。在一個(gè)零場(chǎng)的環(huán)境中份企，這主要是由于自旋交換碰撞。這種碰撞導(dǎo)致在處理自旋態(tài)

時(shí)巡莹，相干性的損失。為了維持磁場(chǎng)敏感態(tài)甜紫，就需要去抑制這種弛豫降宅。雖然可能有些反直覺，但是這一點(diǎn)可以通過增加蒸汽密度來實(shí)現(xiàn)囚霸。

這樣就增加了自旋交換碰撞率腰根。在低磁場(chǎng)的環(huán)境下發(fā)生極高數(shù)量的碰撞，自旋在兩次碰撞中沒有足夠的時(shí)間發(fā)生退相干拓型，這就使得偏振

態(tài)可以得到保持额嘿，從而也就維持了對(duì)外部磁場(chǎng)的敏感度。這被稱為無自旋交換弛豫（Spin-Exchange Relaxation Free劣挫，SERF）區(qū)

間册养。在SERF區(qū)間里，偏振氣體宏觀磁動(dòng)量遵循Bloch等式——一組描述宏觀磁場(chǎng)變化關(guān)于時(shí)間的方程压固。這樣球拦，外部磁場(chǎng)的變化就可以

得到很好的描述。這種描述表明，通過測(cè)量透過氣室的光強(qiáng)得到的蒸汽偏振坎炼，是關(guān)于外部磁場(chǎng)的洛倫茨函數(shù)愧膀。不過，洛倫茨方程的對(duì)稱

性表明谣光，正向和反向的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)蒸汽有著相同的影響檩淋。這一點(diǎn)可以通過疊加另一個(gè)已知的外部磁場(chǎng)來補(bǔ)償。通過加載一個(gè)外部的交變磁

場(chǎng)萄金，使得蒸汽偏振態(tài)隨著外部加載的微小磁場(chǎng)（<1nT）發(fā)生線性相關(guān)變化蟀悦。這樣的話，還可以通過鎖頻探測(cè)經(jīng)過氣室的光強(qiáng)的微小變

化捡絮，以達(dá)到非常高的靈敏度熬芜。

較新的商業(yè)化產(chǎn)品，是由一家美國(guó)公司QuSpin推出的福稳。QuSpin不僅使OPM更加堅(jiān)固易用涎拉，而且兼具輕量化和小型化地特點(diǎn)。（尺寸

和重量都和一塊樂高積木相當(dāng)）的圆」呐。基于這個(gè)新的設(shè)計(jì)，研究人員搭建了新的MEG設(shè)備越妈。因?yàn)檫@些OPM非常小季俩，而且不需要低溫設(shè)備，

它們可以被直接安放在被測(cè)人的頭上梅掠。由于去除了前代設(shè)備的隔熱層酌住，這些探頭可以非常接近大腦，從而大大提高了探測(cè)靈敏度阎抒。

“Based on this new design, our team has integrated optically pumped magnetometers into a working prototype MEG device.”

“基于這種新設(shè)計(jì)酪我，我們的團(tuán)隊(duì)將光泵磁力計(jì)集成進(jìn)了一個(gè)可以正常運(yùn)行的MEG原型機(jī)”

這也使得探頭陣列可以跟隨被測(cè)頭部一起運(yùn)動(dòng)，讓MEG測(cè)量不再受被測(cè)物的運(yùn)動(dòng)所干擾且叁。同樣的都哭，一個(gè)柔性的OPM安放架可以適應(yīng)任

何頭顱大小。不管是嬰兒逞带、兒童欺矫、成年人都可以用同一套系統(tǒng)測(cè)量。也因?yàn)闆]有了復(fù)雜的低溫系統(tǒng)展氓， 基于OPM的MEG系統(tǒng)從制造到運(yùn)

行的費(fèi)用都會(huì)大大降低穆趴。

綜上所述這項(xiàng)技術(shù)使得MEG系統(tǒng)進(jìn)化得更實(shí)用、功能更強(qiáng)大带饱、價(jià)格更低廉毡代，從而更適合大范圍泛臨床應(yīng)用阅羹。

然而，在實(shí)際應(yīng)用中還有些其他問題需要克服教寂。其中主要的問題之一捏鱼，就是背景磁場(chǎng)噪音。大腦產(chǎn)生的磁場(chǎng)酪耕，相比于周圍隨時(shí)間變化

的磁場(chǎng)导梆，比如實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、電腦迂烁、路過的汽車看尼、甚至我們自己的身體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，要小得多盟步。這些噪聲源會(huì)產(chǎn)生非常大的相干磁場(chǎng)藏斩，

使腦磁探測(cè)的難度類似于在搖滾現(xiàn)場(chǎng)去聽一根針掉在地上的聲音。

量子玩具

微型化結(jié)構(gòu)使單個(gè)光泵磁力計(jì)（OPM）探頭大小和重量都和一個(gè)樂高磚塊相似却盘。這些探頭由位于美國(guó)科羅拉多的QuSpin公司生產(chǎn)狰域。

（圖片來源：諾丁漢大學(xué)）

使問題更加復(fù)雜的是地球磁場(chǎng)的加入。對(duì)于SQUID黄橘，地磁并沒有影響兆览，因?yàn)镾QUID只對(duì)隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)敏感——當(dāng)然地球磁場(chǎng)幾乎

不移動(dòng)。但是對(duì)于OPM塞关，我們希望病人可以在掃描過程中自由移動(dòng)抬探。這就使磁力計(jì)相對(duì)于地球磁場(chǎng)產(chǎn)生了運(yùn)動(dòng)。這樣一來帆赢，OPM所測(cè)

得的磁場(chǎng)變化和大腦也就沒啥關(guān)系了小压，因?yàn)樗麄冊(cè)谝粋€(gè)磁場(chǎng)中發(fā)生了旋轉(zhuǎn)，或者在梯度場(chǎng)種發(fā)生了移動(dòng)椰于。在一些情況下场航，這點(diǎn)會(huì)讓

OPM完全無法運(yùn)作。

由于這些原因廉羔，在OPM測(cè)試周圍，隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)和地球的靜態(tài)磁場(chǎng)都必須被去除僻造。為了得到高保真的信號(hào)憋他，采用了主動(dòng)和被動(dòng)的

磁場(chǎng)屏蔽技術(shù)。

被動(dòng)屏蔽技術(shù)包括將MEG系統(tǒng)放在一個(gè)由多層高磁導(dǎo)率金屬材料制成的磁屏蔽室中髓削。然而竹挡，即便是xianjin的被動(dòng)屏蔽也不能將地球磁

場(chǎng)屏蔽到允許患者可以自由移動(dòng)的水平。因此立膛，就引入了主動(dòng)磁場(chǎng)補(bǔ)償系統(tǒng)揪罕。

主動(dòng)磁場(chǎng)控制：

亥姆霍次線圈產(chǎn)生或者抵消一定范圍內(nèi)的磁場(chǎng)梯码。但是如果我們只用這些來控制外部磁場(chǎng)的話，就需要建立一個(gè)完整的3D矢量場(chǎng)（比如

三個(gè)方向正交）好啰。這也就意味著需要將目標(biāo)區(qū)域（物體）完全包圍轩娶。但是這里所采用的雙平面線圈系統(tǒng)，每套線圈由8組獨(dú)立的線圈疊

加組成框往。通過使用MRI中梯度線圈的設(shè)計(jì)鳄抒，每個(gè)線圈在中心區(qū)域產(chǎn)生不同的場(chǎng)或者梯度場(chǎng)（比如 Bx，By椰弊，Bz许溅，dBx/dx，dBy/dy）秉版。

這種結(jié)構(gòu)與亥姆霍次籠有相似的性能表現(xiàn)贤重，同時(shí)不會(huì)限制目標(biāo)物體的運(yùn)動(dòng)。這些“指紋線圈”被安放在兩個(gè)平面內(nèi)清焕。每個(gè)平面是

1.6x1.6m2并蝗，兩平面間距1.5m。復(fù)雜的走線和系統(tǒng)的尺寸都增加了系統(tǒng)搭建的難度耐朴。不過即便如此借卧，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)于MEG研究來說，也

是更為合適的筛峭。更重要的是铐刘，這種設(shè)計(jì)也可以用在其他的領(lǐng)域，現(xiàn)在類似的技術(shù)已經(jīng)用在了量子引力測(cè)量方面影晓，用以進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)的地

球物理測(cè)繪镰吵。

整套系統(tǒng)由與一套獨(dú)立的磁力計(jì)陣列相連的復(fù)雜的電磁線圈系統(tǒng)構(gòu)成。磁力計(jì)陣列可以測(cè)量被測(cè)者頭部附近的磁場(chǎng)挂签。通過測(cè)量所得的數(shù)

值疤祭，一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)線圈陣列里的電流，產(chǎn)生相反的場(chǎng)饵婆。這樣勺馆，這些就可以抵消掉被測(cè)者頭部周圍的殘留測(cè)場(chǎng)。通過建造這

樣的主動(dòng)被動(dòng)相結(jié)合的磁屏蔽設(shè)備侨核，可以將被測(cè)者周圍的磁場(chǎng)削減至50μT到~200pT草穆。屏蔽系數(shù)達(dá)到~250000。通過使用這個(gè)技術(shù)搓译，

可以產(chǎn)生一個(gè)0.5m3的測(cè)量空間悲柱，被測(cè)者可以在其中自由移動(dòng)。

“This technology generates a region of space around 0.5?m3 in which a patient can move freely during a scan”

“這項(xiàng)技術(shù)可以產(chǎn)生一個(gè)大約0.5m3的空間些己。在掃描時(shí)豌鸡，被測(cè)者可以在其中自由移動(dòng)嘿般。”

為了實(shí)現(xiàn)OPM-MEG系統(tǒng)涯冠，還有些其他問題需要解決炉奴。

探頭在被測(cè)者頭部具體的分布形式，是通過解析解和計(jì)算模擬綜合決定的功偿。這種分布不僅使OPM陣列可以高效地采集大腦地磁場(chǎng)信

號(hào)盆佣，而且還可以使相互之間的串?dāng)_Z小化。這種串?dāng)_是由探頭周圍存在的其他探頭而引入的械荷。OPM探測(cè)陣列在頭部的固定共耍，是通過高

級(jí)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。此外還研發(fā)了電控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)吨瞎，用來同步采集高達(dá)50個(gè)OPM的信號(hào)痹兜，同時(shí)還有一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)用來控

制線圈系統(tǒng)以及對(duì)被測(cè)者的刺激。除了這些颤诀，還需要新的數(shù)學(xué)模型模塊字旭，根據(jù)OPM在頭皮上的測(cè)量信號(hào)，來建立大腦中電流密度圖

像崖叫。這些研發(fā)綜合起來遗淳，就誕生出了手個(gè)可穿戴式的OPM-MEG系統(tǒng)，并完全覆蓋了整個(gè)大腦心傀。

新一代的MEG：

傳統(tǒng)的MEG掃描器非常笨重屈暗，固定測(cè)量尺寸，而且需要被測(cè)者保值不動(dòng)脂男。通過一系列關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展养叛，諾丁漢大學(xué)的物理學(xué)家，與倫

敦大學(xué)學(xué)院的神經(jīng)學(xué)家合作宰翅，通過使用光泵磁力計(jì)（OPM）弃甥，制作出了新一代MEG——一種可穿戴、可廣泛適用不同人的汁讼、可以在測(cè)

量中自由運(yùn)動(dòng)的MEG淆攻。同時(shí)，也提升了數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量嘿架。（來源：諾丁漢大學(xué)）

可穿戴式成像設(shè)備

這種量子技術(shù)和電磁理論的獨(dú)特結(jié)合卜录，使得之前無法實(shí)現(xiàn)的神經(jīng)成像變?yōu)榭赡埽瑫r(shí)被測(cè)對(duì)象可以自由活動(dòng)眶明，并且和周遭進(jìn)行互動(dòng)。即

便在Z初始的階段筐高，神經(jīng)科學(xué)研究就展示了從打乒乓球時(shí)的腦部活動(dòng)搜囱，到探索虛擬ShiJie時(shí)的被測(cè)人的MEG記錄等一系列成果丑瞧。

“Laboratories around the world are trying to gain access to this new technology”

“全SJ的實(shí)驗(yàn)室都期待使用這一新技術(shù)”

這些僅僅是探索的開始。現(xiàn)在around the world都在設(shè)法使用這項(xiàng)技術(shù)蜀肘。很多正在進(jìn)行中的研究聚焦于兒童大腦成像绊汹，并尋找神經(jīng)發(fā)展研究領(lǐng)域中新

的突破。比如扮宠，新的成像方式可以觀察兒童學(xué)會(huì)說話前后的大腦運(yùn)作西乖，或者學(xué)會(huì)行走的前后變化。這就為神經(jīng)科學(xué)家創(chuàng)造了無數(shù)的可能

性坛增，為實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)全新的方法获雕。

神經(jīng)科學(xué)演示：

a.進(jìn)行球類游戲時(shí)候的大腦活動(dòng)。神經(jīng)振蕩模式集中在~20Hz收捣，主要涉及的大腦區(qū)域集中在控制腰部和手臂運(yùn)動(dòng)的部分届案。（Nature 

555 657，Springer Nature許可）罢艾。b.在虛擬現(xiàn)實(shí)中的測(cè)試楣颠。被測(cè)者置身于一個(gè)虛擬房間中，探過一個(gè)桿子去觀察遠(yuǎn)處的棋盤咐蚯。如果

棋盤在左邊童漩，右邊的視覺皮層就會(huì)活躍（紅色），如果棋盤出現(xiàn)在右邊春锋，左邊的視覺皮層就會(huì)活躍（藍(lán)色）（Neuroimage 199 

408矫膨，Elsevier許可，Ben McGeorge Henderson）看疙。c.2歲受測(cè)兒童在感官實(shí)驗(yàn)中的大腦活動(dòng)豆拨。（CC by 4.0 Nature 

Communications 10 4785）

除了神經(jīng)科學(xué)，OPM-MEG成功的標(biāo)志還體現(xiàn)在臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用能庆。傳統(tǒng)的MEG可以用在觀察癲癇診斷中特定類型的“峰——波”活

動(dòng)施禾。同時(shí)在治療藥物無法控制的癲癇的切除術(shù)（將大腦中導(dǎo)致癲癇的部分切除）中也有應(yīng)用。MEG掃描可以定位作用區(qū)域搁胆，從而大大

增加手術(shù)的有效性和成功率弥搞。

“Understanding and managing human brain health is one of the major scientific challenges of the 21st century”

“對(duì)人類大腦健康的理解和測(cè)繪是21世紀(jì)科學(xué)界大的挑戰(zhàn)之一”

MEG還可以用在測(cè)繪癲癇區(qū)域周圍的運(yùn)動(dòng)性語言中樞（大腦中正常工作的區(qū)域）。這可以為神經(jīng)外科學(xué)家提供很多有價(jià)值的信息——

比如渠旁，測(cè)繪大腦中的運(yùn)動(dòng)區(qū)域攀例，可以在外科手術(shù)中避免對(duì)這些區(qū)域的損傷，從而避免造成病人癱瘓」死埃現(xiàn)在粤铭，OPM-MEG的靈活性也被

用于癲癇兒童的檢測(cè)，因?yàn)镺PM-MEG技術(shù)回避了傳統(tǒng)EEG和MRI的局限性杂靶。理論上說梆惯，OPM-MEG的堅(jiān)固性也可以記錄癲癇發(fā)病時(shí)的

腦部活動(dòng)酱鸭。對(duì)于癲癇病人來說，OPM-MEG是一種極具前景的技術(shù)垛吗。

這一技術(shù)在其他腦部障礙領(lǐng)域也有用武之地凹髓。比如對(duì)于帕金森氏病患者，保持適用于傳統(tǒng)檢測(cè)的穩(wěn)定度時(shí)很困難的怯屉，OPM-MEG就為

這類患者的檢測(cè)提供了新的可能性蔚舀。此外，大約二到三成的人锨络，在生命中的某個(gè)階段赌躺，會(huì)發(fā)生精神健康方面的問題，而且Z新的記錄表

明足删，OPM-MEG可以探測(cè)到之前預(yù)想中認(rèn)為會(huì)被嚴(yán)重精神疾病毀壞的大腦之間的連接寿谴。同時(shí)，對(duì)于老年人“皮質(zhì)減緩”（神經(jīng)振蕩頻

率漂移的一種現(xiàn)象）的識(shí)別失受，可以作為一種新的早期老年癡呆癥發(fā)病的信號(hào)讶泰。上述僅僅是可得益于這種新設(shè)備的大腦功能障礙的冰山一

角。

理解和描繪人腦健康拂到，是21世紀(jì)科學(xué)界主要的挑戰(zhàn)之一痪署，但是去迎接這一挑戰(zhàn)的手段仍不清晰。即便如此兄旬，從X射線到MRI狼犯，從超聲

技術(shù)到核醫(yī)學(xué)，物理學(xué)不斷能夠提供改變生活的新技術(shù)领铐。當(dāng)我們展望未來時(shí)悯森，也許這一量子技術(shù)項(xiàng)目的前期成功，將會(huì)成為下一代健康

技術(shù)發(fā)展的基石绪撵。

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