可穿戴式重复经颅磁刺激设备：迈向便携神经调控的新突破

《Nature Communications》：A wearable repetitive transcranial magnetic stimulation device

为解决传统重复经颅磁刺激（rTMS）设备体积大、能耗高的问题，研究人员开发了一种轻量化、低能耗的可穿戴rTMS设备，实现了在自由行为下的神经调控，为家庭和社区治疗提供了可能，具有重要的临床应用前景

　　在现代医学和脑科学研究中，重复经颅磁刺激（rTMS）作为一种非侵入性的神经调控技术，已被广泛应用于治疗多种神经精神疾病以及探索大脑功能。然而，传统rTMS设备由于体积庞大、能耗较高，限制了其在自由行为研究、家庭和社区环境中的应用。为了突破这一瓶颈，中国科学院自动化研究所的研究团队成功开发了一种新型的可穿戴式rTMS设备——rTMS-tiny，其重量仅为3公斤，能耗降低至传统设备的10%，且刺激强度和重复频率与商业设备相当。这一创新成果不仅为神经科学研究提供了新的工具，也为神经精神疾病的治疗带来了新的希望，相关研究发表在《Nature Communications》上。

在研究过程中，研究人员采用了轻量化磁芯线圈设计和高功率密度、高电压脉冲驱动技术等关键方法，通过优化线圈结构和驱动电路，实现了设备的小型化和低能耗。他们设计了一种弯曲的双T型磁芯线圈（T2-Bent-D63），在保持聚焦特性的同时，显著提高了能量效率和穿透能力。此外，通过高电压DC/DC转换器模块和高效的能量回收技术，进一步降低了设备的能耗，使其能够在自由行为下进行高频rTMS调节。

研究结果表明，rTMS-tiny在自由行走状态下能够有效增强与手臂相关的皮层兴奋性，且设备的刺激强度和重复频率与商业rTMS设备相当。在自由行走实验中，研究人员发现腿部肌肉的活动可以显著增强手臂皮层的兴奋性，这一发现为理解大脑在动态环境中的神经调控机制提供了新的视角。此外，rTMS-tiny在能耗、重量和便携性方面的优势使其成为家庭和社区环境中理想的rTMS治疗设备，有望改善患者的治疗依从性和治疗效果。

在讨论部分，研究人员强调了可穿戴rTMS设备在神经科学研究和临床治疗中的重要意义。它不仅能够为神经康复训练提供更灵活的治疗方案，还能在家庭和社区环境中实现长期的神经调控治疗。此外，该设备的便携性还为研究大脑在自然场景下的动态功能变化提供了可能，有助于揭示大脑在自由行为中的神经机制。尽管如此，研究人员也指出，将传统临床设备转化为可穿戴设备时，需要特别注意电气和医疗安全问题，以确保设备在使用过程中的安全性和可靠性。未来，可穿戴rTMS设备的成功应用将依赖于临床医生、工程师和监管机构之间的紧密合作，共同制定标准化的操作协议，确保设备的安全、有效和用户友好性。这一创新成果不仅为神经科学研究提供了新的工具，也为神经精神疾病的治疗带来了新的希望，有望推动rTMS技术在更广泛的领域得到应用。