新型大脑成像技术助力癫痫病灶探测

相关论文发表于《医学与生物学中的物理学》

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。
 

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。

（图片来源：Huabei Jiang）

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。
 
Jiang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，Jiang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。（科学网 任霄鹏/编译）
 
（《医学与生物学中的物理学》（Physics in Medicine and Biology），53 1921-1931, doi: 10.1088/0031-9155/53/7/008，Qizhi Zhang, Huabei Jiang）
 
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