基于光泵磁强计阵列的面部磁肌图研究:开启面瘫诊疗新视野

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Clinical Neurophysiology Practice 2.0

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  面部神经麻痹诊断中,测量面部肌肉活动至关重要。研究人员开展利用光泵磁强计(OPM)进行非接触式磁肌图(MMG)可视化面部肌肉活动的研究。结果显示该方法可行,但有挑战。其意义在于为面部肌肉和神经疾病诊疗等研究铺路。

  在医学领域,面部神经麻痹是一个不可忽视的问题。它不仅会给患者带来功能性和美观性的损害,还会造成心理和社会负担。在诊断面部神经麻痹时,准确测量、量化和成像面部肌肉活动至关重要,这有助于评估病情预后,还能发现并治疗肌肉群的异常协同活动。然而,目前的诊断方法存在诸多不足。传统的临床视觉描述缺乏客观性和可靠性,即使有评分系统辅助,也难以精准反映病情。自动化的照片和视频分析虽然有前景,但也无法充分体现潜在的神经肌肉病理状况,尤其是在慢性面瘫患者中,复杂的肌肉活动情况使其评估效果大打折扣。而针极肌电图(EMG)虽被视为检测肌肉活动的金标准,能辅助评估特发性面瘫预后,但它具有侵入性,会给患者带来疼痛,还可能引发感染等并发症,且每次只能测量一个位点,难以全面反映面部肌肉的整体活动情况。
在这样的背景下,德国图宾根大学医院耳鼻咽喉头颈外科的研究人员开展了一项旨在探索利用非侵入性磁肌图(MMG)结合光泵磁强计(OPM)测量和映射面部肌肉活动可行性的研究。该研究成果发表在《Clinical Neurophysiology Practice》上,为面部神经麻痹的诊断和治疗带来了新的希望。

研究人员采用了一系列关键技术方法。他们招募了 5 名健康志愿者(2 名女性和 3 名男性,平均年龄 30.4 岁),让志愿者躺在磁屏蔽管内,使用 FieldLine v2 光泵磁强计阵列进行测量。根据 Kuramoto 方案,用定制的石膏面具将 11 个 OPM 放置在每位受试者右侧面部,同时在受试者右手放置一个非磁性模拟按钮,用于标记面部活动和眨眼时间。实验中,受试者需完成 11 种标准化面部表情,每种表情持续 90 秒,期间多次在表情执行和休息状态间切换。测量数据以 1000Hz 的采样率在 Z 轴正交于皮肤记录,通过 MATLAB 和 FieldTrip 工具箱进行分析,包括带通滤波、数据分段、去除信号伪影、计算均方根(RMS)和信噪比(SNR)等操作 。

研究结果如下:

  1. 测量可行性:在 5 名受试者中,4 名成功记录到肌肉活动。佩戴铁磁合金正畸丝的受试者因伪影干扰无法测量,这表明 MMG 测量易受体内铁磁物质影响。
  2. 信号特征:所有受试者静息状态下的背景噪声在 0.25 - 0.33pT 之间。不同面部表情的信号强度和 SNR 存在差异。如 “放松闭眼” 表情的平均 RMS 为 0.42pT,SNR 为 1.48;“用力闭眼” 表情的平均 RMS 为 0.68pT;“露齿” 表情的平均 RMS 最高,达 0.85pT,SNR 为 2.98。此外,“皱眉” 和 “用力闭眼” 表情时偶尔会出现超过 4pT 的磁通密度,对应较高的 SNR。
  3. 差异分析:测量结果显示,“休息” 和 “运动” 状态下的平均 RMS 存在显著差异。同时,不同受试者在 “用力闭眼”“露齿” 和 “自然微笑” 等表情的测量中,个体内差异也很明显。
  4. 区域特征:根据面部运动和传感器位置分析区域磁通密度发现,随着运动强度增加,平均 RMS 上升。例如,“轻轻闭眼” 时眼周区域平均 RMS 为 0.4pT,“用力闭眼” 时磁活动肌肉区域为 0.7pT,“露齿” 时口周肌肉区域最高,为 0.8pT。

研究结论和讨论部分指出,该研究首次利用 OPM 的解剖学定向排列测量面部肌肉活动模式,证实了使用 MMG 结合 OPM 测量面部肌肉活动的可行性。虽然测量的空间分辨率不足以仅依据标量图判断面部表情,但分析特定面部表情下相应肌肉区域的磁通密度,发现其随解剖区域和运动强度变化而不同。与传统 EMG 相比,MMG 具有非接触测量的优势,可避免针刺疼痛,且磁场受组织影响较小,有望更全面地检测面部复杂运动障碍,为面瘫治疗提供更精准的指导,如肉毒杆菌毒素注射定位。然而,MMG 也存在局限性,如信号强度低、SNR 低、测量技术复杂、受体内铁磁物质干扰、难以检测病理自发活动等,且传感器定位困难,目前的石膏面具制作耗时,不适合临床常规应用。未来可通过开发标准化 OPM 安装装置、采用多轴 OPM 等方式改进。

总的来说,这项研究意义重大。它为面部肌肉和神经疾病的诊断、监测和康复研究开辟了新方向,虽然目前 MMG 技术存在一些挑战,但随着磁传感器技术和信息技术的不断进步,有望克服这些障碍,使其成为临床诊断神经肌肉疾病的有效工具,为广大患者带来更好的诊疗体验。

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