脑植入电极材料具有MRI相容性

深度脑刺激包括在大脑中植入电极，产生控制异常运动的电脉冲，但当患者需要通过核磁共振进行进一步的医疗评估时，目前的植入材料可能会出现异常。这是因为金属电极可能对磁场产生反应并振动，产生热量或损伤大脑。

现在,一个研究发表在自然微系统与纳米工程描述了圣地亚哥州立大学工程师与德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员合作开发的一种有希望的改进程序。圣地亚哥州立大学的研究团队创造了一种玻璃碳电极作为金属电极的替代品，新的研究结果表明，它对核磁共振扫描没有反应。

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2017年，加州州立大学的研究人员Sam Kassegne的MEMS实验室首次开发了这种碳版本的芯片，旨在在大脑中持续更长的时间而不腐蚀或恶化，并发射和接收更强的信号。2018年，研究人员表明，虽然金属电极在1亿次电脉冲循环后会降解，但玻璃碳材料存活了35亿次循环。

到目前为止，电极都是由薄膜铂或氧化铱制成的。根据圣地亚哥州立大学的研究，这种金属电极可以产生热量，通过产生明亮的斑点来阻碍被研究大脑的实际区域，从而干扰MRI图像，并且在患者接受扫描时可能被磁化并移动或振动，导致不适。

第一作者、博士生Surabhi Nimbalkar说:“我们的实验室测试表明，与金属电极不同，玻璃碳电极不会被核磁共振成像磁化，所以它不会刺激患者的大脑。”

此外，它可以读取来自大脑的化学信号和电信号，而金属基电极只能读取电信号，所以碳材料是多模态和MRI兼容的。

Kassegne是圣地亚哥州立大学的资深作者和机械工程教授，他说:“它应该被植入一生，但问题是金属电极会退化，所以我们一直在研究如何让它使用一生。”“从本质上讲，碳薄膜材料是均匀的，所以它很少有缺陷的表面。铂有金属颗粒，这成为易受腐蚀的弱点。”

合作者在工具包开发了一种新的仪器，可以在MRI中精确测量振动。与圣地亚哥州立大学团队合作，他们能够直接在核磁共振扫描仪中测试这种新型碳电极，并证实它是一种更安全、更好的替代方案。

实验室测试完成后，Kassegne在临床方面的合作者现在将在患者身上测试碳电极，而Nimbalkar和Kassegne则致力于测试未来电极中使用的不同形式的碳。