傳統(tǒng)TES(經(jīng)顱電刺激)是一種通過頭皮電極向大腦施加微弱電流的非侵入神經(jīng)調(diào)控技術(shù),其原理是通過電流改變神經(jīng)元膜電位,增強(qiáng)或抑制特定腦區(qū)活動。

傳統(tǒng)經(jīng)顱電刺激示意圖

如圖所示,TES主要有經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)經(jīng)顱交流電刺激(tACS)和經(jīng)顱隨機(jī)噪聲刺激(tRNS)等方式。它通過在頭皮放置至少一個電極,利用不同類型電流發(fā)揮作用,電流強(qiáng)度通常為 1-2 mA,低于人體感知閾值,安全性高。其中最廣泛研究和應(yīng)用的是經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)和經(jīng)顱交流電刺激()tACS)。

tDCS：通過直流電極性(陽極或陰極)改變神經(jīng)元靜息膜電位調(diào)節(jié)神經(jīng)活動。陽極刺激通常增加神經(jīng)元興奮性,而陰極刺激降低興奮性。

tACS：通過交流電頻率與大腦固有頻率匹配,調(diào)節(jié)腦電活動,促進(jìn)神經(jīng)振蕩同步。

tRNS：探究大腦區(qū)域在特定認(rèn)知任務(wù)中的作用,如研究輔助運(yùn)動區(qū)(SMA)對顯式和隱式計時任務(wù)的貢獻(xiàn)。

然而,傳統(tǒng)的TES采用大電極(25-35cm2)導(dǎo)致約60%電流在頭皮和顱骨中的擴(kuò)散導(dǎo)致無法精準(zhǔn)聚焦到特定腦區(qū)。大量電流被頭皮和顱骨分流,導(dǎo)致目標(biāo)區(qū)域的電場強(qiáng)度不足。Dmochowski等(2011)研究表明,電流在生物組織中的分散性使得實(shí)現(xiàn)高空間精度的刺激非常困難。另外,患者個體解剖結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致電場分布不可控,部分患者響應(yīng)率低。所以,HD-TES高精度經(jīng)顱電刺激便應(yīng)運(yùn)而生。

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高精度經(jīng)顱電刺激HD-TES

HD-TES概述以及核心優(yōu)勢：HD-TES(高精度經(jīng)顱電刺激)采用1個中心電極+4個環(huán)繞電極的配置,通過多通道協(xié)同約束電流，顯著提升聚焦性。如下圖,電場模擬顯示,HD-TES在運(yùn)動皮層的峰值強(qiáng)度為0.225 V/m,而傳統(tǒng)tDCS擴(kuò)散至0.366 V/m,相比于傳統(tǒng)tDCS,HD-TES非目標(biāo)區(qū)干擾減少50%如圖：傳統(tǒng)TES(左)與HD-TES(右)電場分布對比。

傳統(tǒng)TES(左)與HD-TES(右)電場分布對比

HD-TES研究進(jìn)展:早期研究對高精度tDCS關(guān)注較多,HD-tDCS可以改變運(yùn)動皮層區(qū)域的興奮性并誘導(dǎo)其神經(jīng)可塑性,具有良好的耐受性。此外,HD-tDCS 影響大規(guī)模腦網(wǎng)絡(luò)連接,從而可能影響多個頻段的腦振蕩;與之相比,高精度tACS選擇性作用于特定頻段的腦活動。2021年,Grover等采用HD-tACS展開對強(qiáng)迫癥的研究,發(fā)現(xiàn)β-γ頻段的神經(jīng)調(diào)節(jié)可以有效減少強(qiáng)迫癥行為。隨后,又采用 8 × 1 電極配置對受試者施加tACS,發(fā)現(xiàn)4Hz刺激可以改善工作記憶(workingmemory,WM)和60Hz刺激可以改善長期記憶(long term memory,LTM)以上研究成果集中在單靶點(diǎn)刺激,而最近研究發(fā)現(xiàn),具有特定功能聯(lián)系的不同腦區(qū)同時接受刺激,比單一靶點(diǎn)刺激更有效地調(diào)節(jié)皮層的興奮性,更有助于復(fù)雜性神經(jīng)疾病的治療。

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回映產(chǎn)品:便攜式HD-TES

回映便攜式高精度經(jīng)顱電刺激儀(HD-tES)創(chuàng)新地采用type-C轉(zhuǎn)生物電極的設(shè)計使得產(chǎn)品能夠非常便捷地被使用。回映便攜式高精度經(jīng)顱電刺激儀(HD-tES)通過多電極配置(1個中心電極和4個返回電極)實(shí)現(xiàn)高精度電流聚焦,精準(zhǔn)刺激目標(biāo)腦區(qū)。其核心優(yōu)勢在于通過縮小電極尺寸(直徑12mm的環(huán)形電極)和增加電極數(shù)量,顯著提升刺激的聚焦性和精準(zhǔn)性。

回映HD-tES支持多模式刺激,覆蓋多場景需求：

HD-tDCS模式：調(diào)節(jié)皮層興奮性,適用于中風(fēng)康復(fù)、抑郁癥干預(yù)等。

HD-tACS模式：精準(zhǔn)鎖定腦電頻段(如β-γ頻段改善強(qiáng)迫癥,4Hz增強(qiáng)工作記憶)適配認(rèn)知障礙治療等。

HD-tRNS模式：HD-tRNS 對顯式和隱式計時任務(wù)的影響不同,用于研究大腦的計時機(jī)制和時間處理能力等。

回映便攜式HD-TES設(shè)備示意圖

回映自研type-C轉(zhuǎn)生物電極示意圖

適用范圍:神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療，意識障礙和認(rèn)知功能調(diào)節(jié)，康復(fù)治療，運(yùn)動和認(rèn)知功能恢復(fù)。

基本參數(shù)

???????????刺激強(qiáng)度：2mA~2mA 連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)分辨率0.01mA，輸出電流誤差 <=±10%；

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刺激時間：0~60min 可調(diào)；

刺激頻率：針對于 tPCS/tACS 模式，1Hz ～ 99Hz范 圍 內(nèi) 可 調(diào)， 頻 率 步 進(jìn) 1Hz， 輸 出 頻 率 誤 差<=±5%；

淡入淡出時間：0~120s 可調(diào)，確保刺激的安全性；

脫落檢測：通過實(shí)時阻抗檢測分析電極脫落狀態(tài)確保刺激有效性。

相位同步：<=±2.5us; <=0.09°。???????