中国科学院自动化研究所的研究人员开发出了一种紧凑型、电池供电的脑刺激装置，能够在人们行走或进行日常活动时发出治疗性磁脉冲。
重复经颅磁刺激可用于治疗抑郁症、中风相关运动障碍和其他神经精神疾病。它还可用于认知和运动功能研究。
现有的系统需要插入电源，并且体积庞大，不适合在临床环境中固定使用。这些限制阻碍了在站立和行走等自然运动期间的刺激，使得在家中或旅途中进行治疗变得不切实际。
由于目前的设备无法在自由行为期间使用，因此对动态环境中大脑活动如何变化的研究仍不完整。接受治疗的患者必须长期每天去医院就诊，这会影响依从性并增加成本。此前，没有一种电池供电或可穿戴系统能够达到触发大脑直接神经元反应所需的强度水平。
在《自然通讯》杂志发表的一项研究“可穿戴重复经颅磁刺激 装置”中，研究人员开发并测试了一种便携式大脑刺激系统，该系统结合轻量线圈工程与高压脉冲技术，可在人体自然运动过程中实现治疗刺激。
总共有 15 名年龄在 25 岁至 40 岁之间的健康成年人参加了人体测试阶段。
研究人员首先设计了一种头戴式线圈，该线圈能够产生强磁场，同时仅使用电池供电。传统系统依赖电网的高压电，会产生高热量，并且对于可穿戴应用来说重量过重。为了应对这一挑战，该团队设计了一种新型紧凑型 8 字形线圈，使用专门的磁芯材料，可以增强磁场，同时降低能量需求。
控制和电源装置重量略超过一公斤，用肩带固定在背部。装置内置高功率转换器，使用 18 伏电池可输出高达 1,600 伏和 500 毫安的脉冲。该装置在每次脉冲后都会恢复能量，以延长电池寿命并限制热量产生。
T2-Bent-D63 线圈使用橡皮筋牢固地固定在 M1 手部运动区域，确保线圈与头部保持紧密接触并处于稳定位置。 rTMS-tiny 刺激器和无线 EMG 测量设备放在背部。图片来源：Nature Communications (2025)。 DOI：10.1038/s41467-025-58095-9
线圈通过一个带衬垫的弹性带安装在参与者的头上，弹性带缠绕在下巴下方以保持稳定性。这使得整个系统可以佩戴，而不会限制正常的站立或行走动作。
测试包括模拟人体头部模型中的电场强度并与商用设备进行比较。测量脉冲宽度、磁通量强度、温升和重复率，并与传统系统进行比较。
技术验证之后，进行了人体测试，参与者在坐着和行走时接受磁刺激，以刺激其运动皮层。为了验证大脑是否有反应，记录了手部和腿部肌肉的运动诱发电位，以确认磁脉冲到达大脑的运动区域。
在行走状态下，肌肉反应幅度比静止状态下测量的幅度高出一倍以上。这些结果证实，该设备即使在自然运动过程中也能提供有效的刺激。
可穿戴线圈产生的磁脉冲达到 1.2 特斯拉，脉冲宽度为 348 微秒，与商用脑刺激系统相当。该系统的工作频率高达 100 Hz，支持标准刺激协议，包括 10 Hz 和 theta 脉冲模式。
电池供电操作允许在一次充电后以中等强度发出超过 8,000 次脉冲。在高频使用期间，线圈温度保持在国际医疗设备标准定义的安全阈值以下。红外成像显示热量分布均匀，即使长时间使用也不会发生过热现象。
虽然所有测试都是在受控的实验室环境中进行的，但作者提出，该设备的未来版本可能支持家庭或移动使用，但有待安全协议和远程监控系统的进一步开发。
未来的使用计划包括与大脑监测系统整合，以实现实时反馈和自适应刺激，从而支持闭环治疗应用。
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