伦敦大学学院（UCL）与诺丁汉大学的研究团队日前联合推出全球首款可穿戴大脑扫描仪。该系统采用定制化3D打印头盔，将数十个量子传感器紧密贴合头皮，使患者在扫描过程中能够自然活动。这项名为光泵磁力计脑磁图（OPM-MEG）的技术，被开发者称为脑成像领域的一项重大突破。

“我们实现的是一项世界首创，”UCL脑磁图负责人Gareth Barnes表示。“这是一款可以穿戴的大脑扫描仪，这与传统那种将患者塞入管状设备的扫描方式截然不同。它改变了我们对大脑的认知方式，让我们能够在自然环境下扫描大脑活动。这对神经科学而言是一个重大突破。”

从固定扫描到可穿戴：解决儿童与运动难题

Barnes与诺丁汉大学物理系主任Matt Brookes过去十年间致力于开发OPM-MEG技术，作为有创颅内脑电图和传统MEG的替代方案。传统MEG要求患者在固定扫描仪内保持静止。Brookes将传统设备形容为“一个大一统的保温瓶，每个人的头都要塞进去”，其磁场探测器必须在零下269摄氏度运行，且因置于真空外壳内，距离头部较远。任何头部运动都会模糊磁场信号，而儿童因头部更小、更难以保持静止，其扫描灵敏度进一步下降。

量子传感器+3D打印头盔：实现个体化适配

OPM-MEG所采用的传感器技术源于本世纪初美国科学家为小型化、低成本化原子钟所做的研究。他们发现，同样的组件无需低温冷却即可测量大脑微弱的磁场。“我的团队做了模拟计算，结果令人振奋，于是我们带着数据去找Gareth，”Brookes回忆道。“他同样非常激动，我们的合作由此开始。”

这些传感器仅有拇指指甲大小，可嵌入轻量化的定制3D打印头盔中，其晶格结构将数十个传感器固定于靠近头皮的位置。头盔可根据婴儿、儿童和成人的头型进行个体化缩放。每个传感器通过线缆连接至患者背负的背包，在磁屏蔽室内患者可自由移动、站立甚至行走，扫描全程不受限制。

从儿童癫痫到神经退行性疾病

该技术的研发最初面向癫痫患儿——这一群体在传统扫描中受限尤为明显。“儿童不仅头部较小，在传统扫描仪中也难以保持静止，”Barnes表示。因此，患儿通常要到18岁左右才能接受扫描，手术也随之推迟至成年期，此时学业已完成。更早进行癫痫治疗或手术将为这些孩子带来巨大优势，这正是该技术可能实现的目标。

7岁的Liberty每天发作30次癫痫，曾接受颅内脑电图检查——需住院10天，将电极直接植入大脑。她的母亲Rachel表示，更快速的诊断流程将带来实质改变：“我认为这将带来巨大的希望，因为现有流程非常缓慢：完成所有诊断测试、等待结果、结果不清晰、又要重新开始。这是一个漫长的过程。任何能加快这一进程的方法都将意义非凡。”

研究人员还在探索OPM-MEG在帕金森病、精神分裂症、痴呆和自闭症等疾病中的应用潜力，以及运动领域的脑损伤扫描和军事领域的创伤性脑损伤检测。Brookes和Barnes正致力于将该技术扩展至脊髓活动成像，以支持多发性硬化等同时影响脑和脊髓的神经退行性疾病研究。

该扫描仪目前仍处于研究用途，正在等待医疗器械审批，开发者预计2027年有望获得临床批准。“如果回到十年前，有人告诉我我们现在所做的工作，我会觉得那是科幻小说，”Brookes说。“能够扫描站立、行走甚至跳舞中的人——那确实像是《星际迷航》里才会出现的东西。”