武漢團(tuán)隊(duì)給大腦畫(huà)出精準(zhǔn)“3D地圖”

研究團(tuán)隊(duì)展示腦機(jī)接口裝置與腦組織關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)的混合現(xiàn)實(shí)全息影像。    （受訪者供圖）

湖北日?qǐng)?bào)訊 （記者龍華、實(shí)習(xí)生季婕）戴上一副MR（混合現(xiàn)實(shí)）眼鏡，立刻擁有一雙透視眼“穿透”顱骨和腦組織，腦機(jī)接口電極與大腦皮層、腦部血管的三維空間位置關(guān)系“纖毫畢現(xiàn)”呈現(xiàn)在眼前。3月26日，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院葉哲偉教授、周弘博士團(tuán)隊(duì)與武漢衷華腦機(jī)融合科技發(fā)展有限公司聯(lián)合發(fā)布了全球首例微米級(jí)腦機(jī)接口多模態(tài)三維圖譜。該研究經(jīng)過(guò)教育部科技查新工作站科技查新報(bào)告顯示：綜合分析檢索到的國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，未見(jiàn)與該查新點(diǎn)相同的工作報(bào)道。這一突破性成果，標(biāo)志著全球首次在微米級(jí)精度上，實(shí)現(xiàn)了腦機(jī)接口裝置與腦組織關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)的混合現(xiàn)實(shí)呈現(xiàn)。

對(duì)腦的研究，被稱(chēng)作是自然科學(xué)的“終極疆域”，腦機(jī)接口則是揭秘腦科學(xué)的鑰匙。這一技術(shù)不僅為神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者提供新的治療選擇，還在認(rèn)知增強(qiáng)、虛擬現(xiàn)實(shí)交互等領(lǐng)域展現(xiàn)巨大潛力。但如何為神經(jīng)血管密布、功能分區(qū)復(fù)雜的大腦構(gòu)建一幅可視化的精密影像，是擺在腦機(jī)接口研究應(yīng)用面前的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)性工作。

“傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)二維影像難以直觀展示腦機(jī)接口電極與腦組織功能分區(qū)、血管和顱骨的復(fù)雜空間關(guān)系，導(dǎo)致手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高、醫(yī)生學(xué)習(xí)時(shí)間長(zhǎng)?！比ツ?月，葉哲偉團(tuán)隊(duì)與衷華腦機(jī)研究團(tuán)隊(duì)攜手，開(kāi)始尋找為大腦“畫(huà)像”的方法。經(jīng)過(guò)6個(gè)多月的攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)在大鼠腦部視覺(jué)皮層植入多針微電極陣列后，采用術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后多階段掃描策略，分別使用micro-CT和9.4T高場(chǎng)強(qiáng)磁共振實(shí)現(xiàn)了不同組織的微米級(jí)成像，再使用軟件將不同模態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)一，并通過(guò)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)為現(xiàn)實(shí)大腦“孿生”出一個(gè)虛擬的數(shù)字“兄弟”。

發(fā)布現(xiàn)場(chǎng)，團(tuán)隊(duì)成員戴上MR眼鏡后，實(shí)驗(yàn)大鼠的腦部全息投影成像，精準(zhǔn)地“懸浮”在眼前，不同顏色標(biāo)注的腦組織功能區(qū)與紅色血管組織交織，手指懸空輕觸全息影像即可進(jìn)行數(shù)百倍的放大呈現(xiàn)特定腦區(qū)，旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)圖像，解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系一目了然。

“相較于傳統(tǒng)腦立體定位技術(shù)，新系統(tǒng)通過(guò)多模態(tài)微米級(jí)成像，能夠更精準(zhǔn)直觀地呈現(xiàn)腦機(jī)接口裝置與大腦各功能區(qū)的三維空間位置關(guān)系?！比~哲偉介紹，這一系統(tǒng)能夠在三維空間直觀地展示微米級(jí)腦組織功能分區(qū)、顱骨、腦血管和腦機(jī)接口裝置的位置關(guān)系，為腦機(jī)接口的術(shù)前規(guī)劃、術(shù)中輔助和術(shù)后呈現(xiàn)提供精準(zhǔn)指導(dǎo)，極大提高了腦機(jī)接口手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性，為腦機(jī)接口的進(jìn)一步深入研究以及醫(yī)生學(xué)習(xí)腦機(jī)接口應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了全新模式。

對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的臨床應(yīng)用前景，葉哲偉說(shuō)，未來(lái)可能為脊髓損傷、癲癇病灶定位以及深部腦刺激等腦機(jī)接口的高精度手術(shù)導(dǎo)航奠定基礎(chǔ)，為腦機(jī)接口的深度研究架起高維度可視化橋梁。