（人民日報健康客戶端記者 謝菲 劉玫妍）戴上一副眼鏡，就能微米級“透視”腦機接口與大腦各功能區(qū)的空間位置關(guān)系！
據(jù)微信公眾號“中國光谷”4月2日消息，華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院葉哲偉教授、周弘博士團隊與武漢衷華腦機融合科技發(fā)展有限公司聯(lián)合發(fā)布了一項突破性的微米級腦機接口多模態(tài)三維圖譜技術(shù)。該技術(shù)利用micro-CT、9.4T超高場磁共振及混合現(xiàn)實技術(shù)，實現(xiàn)了大鼠模型中微米級的三維動態(tài)成像，為腦機接口的深度研究架起了高維度可視化橋梁。
研究團隊展示腦機接口裝置與腦組織關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)的混合現(xiàn)實全息影像。受訪者供圖
腦機接口是一種能夠在大腦與外部設(shè)備之間建立直接連接的技術(shù)。大腦在思維活動時產(chǎn)生腦電波，腦機接口則通過識別腦電波特征直接讀取大腦意圖，將其轉(zhuǎn)化為計算機指令，實現(xiàn)人與機器或外部環(huán)境之間的交互聯(lián)通，創(chuàng)造讓癱瘓者行走、讓失語者“說話”、讓盲人“復(fù)明”等奇跡。但如何為神經(jīng)血管密布、功能分區(qū)復(fù)雜的大腦與腦機接口裝置構(gòu)建一幅精確的微米級三維可視化影像，一直是腦機接口研究中的重要挑戰(zhàn)。
“傳統(tǒng)二維醫(yī)學(xué)影像難以清晰展示腦機接口電極與腦組織功能區(qū)、血管及顱骨之間的復(fù)雜三維空間關(guān)系。”為了克服這一難題，葉哲偉教授及其團隊自2021年就開始探索一種全新的方法，為腦機接口裝置和大腦進行微米級的三維立體“畫像”。
葉哲偉告訴人民日報健康客戶端記者，“我們在大鼠腦部視覺皮層植入多針微電極陣列，并采用‘分次植入、分次掃描、多階段配準和融合’策略，利用micro-CT和9.4T高場強磁共振實現(xiàn)了不同組織的微米級成像。隨后，通過軟件將不同模態(tài)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一至同一坐標系配準和融合，并結(jié)合混合現(xiàn)實技術(shù)，構(gòu)建了腦機接口裝置與大腦的微米級數(shù)字孿生模型。”
目前這一突破性成果已發(fā)表于英文SCI期刊《Current Medical Science（當(dāng)代醫(yī)學(xué)科學(xué)）》。
受制于臨床CT檢查的掃描精度，醫(yī)學(xué)影像的分辨率通常在毫米級，醫(yī)學(xué)混合現(xiàn)實影像的構(gòu)建精度也在毫米級。而這一技術(shù)將腦機接口醫(yī)學(xué)影像的混合現(xiàn)實呈現(xiàn)從毫米級提升到微米級。
當(dāng)醫(yī)生戴上MR眼鏡后，能動態(tài)觀察電極與大腦皮層和腦部血管的微米級三維空間位置關(guān)系。混合現(xiàn)實技術(shù)能將微米級腦結(jié)構(gòu)進行數(shù)百倍的放大呈現(xiàn)，極大提高了腦機接口手術(shù)的精準性和安全性，也為腦機接口的進一步深入研究及醫(yī)學(xué)教育開創(chuàng)了全新范式。
葉哲偉表示，“將高分辨率成像技術(shù)與混合現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合，使腦機接口影像從毫米級提升至微米級精度，并可以在三維空間實現(xiàn)三維立體的交互，標志著在腦機接口研發(fā)上邁出了重要一步。這一成果為腦機接口的深度研究架起了微米級高維度可視化橋梁，助力腦機接口技術(shù)在臨床與科研領(lǐng)域的普及應(yīng)用?！?/p>
“未來，這項技術(shù)可能對腦機接口治療脊髓損傷、癲癇病灶定位及深部腦刺激等開辟新的路徑。同時在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用前景，構(gòu)建三維交互式圖譜可以幫助醫(yī)學(xué)生更直觀地理解腦部結(jié)構(gòu)與手術(shù)操作?！比~哲偉說。
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