中國科學院自動化研究所的研究人員開發出了一種緊湊型、電池供電的腦刺激裝置，能夠在人們行走或進行日常活動時發出治療性磁脈衝。
重複經顱磁刺激可用於治療抑鬱症、中風相關運動障礙和其他神經精神疾病。它還可用於認知和運動功能研究。
現有的係統需要插入電源，並且體積龐大，不適合在臨床環境中固定使用。這些限製阻礙了在站立和行走等自然運動期間的刺激，使得在家中或旅途中進行治療變得不切實際。
由於目前的設備無法在自由行為期間使用，因此對動態環境中大腦活動如何變化的研究仍不完整。接受治療的患者必須長期每天去醫院就診，這會影響依從性並增加成本。此前，沒有一種電池供電或可穿戴係統能夠達到觸發大腦直接神經元反應所需的強度水平。
在《自然通訊》雜誌發表的一項研究“可穿戴重複經顱磁刺激 裝置”中，研究人員開發並測試了一種便攜式大腦刺激係統，該係統結合輕量線圈工程與高壓脈衝技術，可在人體自然運動過程中實現治療刺激。
總共有 15 名年齡在 25 歲至 40 歲之間的健康成年人參加了人體測試階段。
研究人員首先設計了一種頭戴式線圈，該線圈能夠產生強磁場，同時僅使用電池供電。傳統係統依賴電網的高壓電，會產生高熱量，並且對於可穿戴應用來說重量過重。為了應對這一挑戰，該團隊設計了一種新型緊湊型 8 字形線圈，使用專門的磁芯材料，可以增強磁場，同時降低能量需求。
控製和電源裝置重量略超過一公斤，用肩帶固定在背部。裝置內置高功率轉換器，使用 18 伏電池可輸出高達 1,600 伏和 500 毫安的脈衝。該裝置在每次脈衝後都會恢複能量，以延長電池壽命並限製熱量產生。
T2-Bent-D63 線圈使用橡皮筋牢固地固定在 M1 手部運動區域，確保線圈與頭部保持緊密接觸並處於穩定位置。 rTMS-tiny 刺激器和無線 EMG 測量設備放在背部。圖片來源：Nature Communications (2025)。 DOI：10.1038/s41467-025-58095-9
線圈通過一個帶襯墊的彈性帶安裝在參與者的頭上，彈性帶纏繞在下巴下方以保持穩定性。這使得整個係統可以佩戴，而不會限製正常的站立或行走動作。
測試包括模擬人體頭部模型中的電場強度並與商用設備進行比較。測量脈衝寬度、磁通量強度、溫升和重複率，並與傳統係統進行比較。
技術驗證之後，進行了人體測試，參與者在坐著和行走時接受磁刺激，以刺激其運動皮層。為了驗證大腦是否有反應，記錄了手部和腿部肌肉的運動誘發電位，以確認磁脈衝到達大腦的運動區域。
在行走狀態下，肌肉反應幅度比靜止狀態下測量的幅度高出一倍以上。這些結果證實，該設備即使在自然運動過程中也能提供有效的刺激。
可穿戴線圈產生的磁脈衝達到 1.2 特斯拉，脈衝寬度為 348 微秒，與商用腦刺激係統相當。該係統的工作頻率高達 100 Hz，支持標準刺激協議，包括 10 Hz 和 theta 脈衝模式。
電池供電操作允許在一次充電後以中等強度發出超過 8,000 次脈衝。在高頻使用期間，線圈溫度保持在國際醫療設備標準定義的安全閾值以下。紅外成像顯示熱量分布均勻，即使長時間使用也不會發生過熱現象。
雖然所有測試都是在受控的實驗室環境中進行的，但作者提出，該設備的未來版本可能支持家庭或移動使用，但有待安全協議和遠程監控係統的進一步開發。
未來的使用計劃包括與大腦監測係統整合，以實現實時反饋和自適應刺激，從而支持閉環治療應用。
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