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2023

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新型大脑成像技术助力癫痫病灶探测


 

  图片说明:利用脉冲激光束振动大鼠大脑,就能够揭示出癫痫发作的病灶区域。

  美国佛罗里达大学的一项最新研究表明,与传统扫描或外科手术方法相比,利用激光束可以更加简易快捷地探测癫痫症的大脑病灶。相关论文发表在《医学与生物学中的物理学》(Physics in Medicine and Biology)杂志上。

  癫痫症是最为普遍的大脑疾病之一,它影响着世界上大约1%的人口。当大脑特定区域的神经冲动比正常情况下快得多时,癫痫就可能发作。只有大约三分之二癫痫患者可以用药物进行治疗,剩下的只能选择外科手术。然而,外科方法的治愈率较低,复发率很高,这在所谓的“新皮层发作”(neocortical seizures)中表现得尤为明显。

 

  通过外科方法确定癫痫的大脑病灶比较困难,常常需要在大脑表层插入电极。在最新的研究中,美国佛罗里达大学江华北(Huabei Jiang)教授和同事开发出一种无创技术——利用能向大脑内发射激光的扫描仪来确定病灶所在,并且已经在大鼠模型上验证了该方法的有效性。

 

  这项技术名为无创激光诱导光声成像(PAT),一束强激光穿过头骨照入大脑,导致脑组织产生微小振动。大脑活跃的区域会吸收大部分光线,从而产生最强的振动,利用超声波换能器“倾听”这种振动就可以对大脑及其活性进行成像,进而确定出与癫痫发作相关的大脑区域。

  

  江教授表示,该技术只需要几秒钟或者更短的时间就能完成,相比之下CT扫描和磁共振成像都需要数分钟的时间。“这确实很快,而且该技术成本较低,还有望向便携式发展,因此大脑成像可以在患者的病榻边实时进行。”此外,较快的速度还让该技术适用于儿童和婴儿,他们很难乖乖地躺很长时间。

 

  在大鼠上得到理想的结果后,研究人员目前致力于将该技术拓展到人类身上。他们将利用一顶特殊的帽子来传输激光,同时采集大脑振动。值得注意的是,这并不是简单的将大鼠扫描仪放大就可以实现的。人类的头骨有约一厘米厚,而大鼠的只有不到一毫米,这会导致激光束难以振动人类头骨内的大脑,同时让从外部收集振动更加不便。

 

  不过,江教授和同事对克服这些问题充满信心。他们将采用波长更长的激光,以便深入人类大脑组织。同时,还会利用一种特殊的凝胶保证激光和振动都能更好的传输。