泉源：国台办：要清静的台主流民意压制不住作者： 刘佳纯：

一针注射，，，体外控波，，，科学家研发新型无线神经刺激重视塑疼痛治理

本文是专业学术论文解读，，，不做医疗建议。。。。

全球约 20% 的成年人受到慢性疼痛的困扰，，，一连一直的疼痛大幅降低患者的生涯质量，，，严重时甚至致残。。。。关于药物难以控制的顽固性疼痛，，，将电极植入体内，，，通过电信号调控神经活动是一种有用的非药物干预手段。。。。

目今，，，精准的深部刺激装备体积较大，，，需要借助有创手术植入；；；；；；体外或微创方案又往往酿成“隔靴搔痒”，，，效果不敷理想。。。。

为解决这一难题，，，6 月 12 日，，，纽约大学阿布扎比分校（NYU Abu Dhabi）联合阿布扎比克利夫兰医学中心（Cleveland Clinic Abu Dhabi）在《科学希望》（Science Advances）发文，，，提出一种新的解决方案：一款名为 SEED 的可注射无线神经刺激器。。。。在大鼠实验中，，，该装置通过体外无线调理，，，实现了对坐骨神经的精准刺激。。。。

图 | SEED 示意图（泉源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

外周神经刺激装备的两难逆境

慢性疼痛（一连或重复爆发凌驾 3 个月的疼痛）是全球高发康健问题，，，常见类型包括慢性腰背痛、慢性颈痛、慢性头痛、坐骨神经痛以及癌症相关疼痛。。。。

按病理机制，，，慢性疼痛主要分三类，，，第一类是组织保存现实损伤或炎症，，，从而激活外周神经末梢的痛觉感受器爆发的疼痛；；；；；；第二类是神经病理性疼痛，，，源于神经系统自己的损伤或功效异常。。。。第三类是危险可塑性疼痛，，，由于缺乏明确组织损伤与神经系统病变，，，现在以为其原因可能在于中枢敏化：脊髓和大脑中的疼痛处理回路太过兴奋。。。。

外周神经刺激（PNS）器可在受损神经通路上施加准确电脉冲，，，以此滋扰异常疼痛信号传导，，，调理运动通路活动。。。。这类手艺适用于有明确外周神经通路加入的疼痛，，，包括神经病理性疼痛和部分由特定神经支配的危险感受性疼痛，，，可被用于慢性疼痛治理、运动功效恢复以及系统性心理调控等领域。。。。

临床上应用的外周神经刺激器主要有两类。。。。第一类是体外经皮电刺激（TENS）。。。。这类装备无创、便携，，，但电流从体表进入后，，，必需穿过皮肤、脂肪等组织，，，信号强度大幅衰减。。。。若通过强电流刺激深部神经，，，则会引起难以耐受的肌肉缩短和皮肤刺痛。。。。

第二类是全植入式神经刺激器。。。。这类装备能提供精准的深部刺激，，，但需要借助侵入性的外科手段。。。。手术通常在全麻状态下举行，，，在目的神经周围放置导线电极，，，并在体内另一位置植入脉冲爆发器和电池包。。。。以脊髓电刺激器装备为例，，，导线移位、化脓血肿等相关并发症爆发率总体约为 30%~40%，，，一旦装备故障或电池耗。。。。，患者就必需再次接受手术。。。。

SEED：一个极简架构的无源可注射刺激器

无创手段难以抵达深部神经，，，有创手段的价钱太高。。。。为破解这一“程序侵入性与刺激精准度之间的根天性权衡”，，，纽约大学阿布扎比分校生物工程助理教授哈利勒·拉马迪（Khalil Ramadi）向导团队，，，开发出了 SEED（Stimulating Electrode for Electroceutical Delivery，，，直译为“用于电子药物递送的刺激电极”）系统。。。。

SEED 是一个直径为 1.4 毫米，，，长度约 9 毫米的圆柱体装置，，，整体尺寸与用于宠物识别的 RFID 微芯片相近，，，可装入标准 14 号皮下注射针头的管腔，，，经皮注射至靶神经周围，，，无需切开皮肤。。。。

图 | 尺寸及结构设计（泉源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

整个装置不含电池和有源集成电路，，，内部由三个基本组件组成：一个纠葛在高磁导率铁氧体芯上的螺线管吸收线圈，，，用于从体外的无线发射器捕获磁场能量；；；；；；一个调谐电容，，，与吸收线圈形成并联谐振回路，，，最大化磁通量耦合效率；；；；；；以及一个红色微型发光二极管（μLED），，，既作为装置激活状态的视觉指示器，，，也在电路中肩负整流功效，，，将吸收到的交流信号转化为可用于神经刺激的电流。。。。

SEED 的神经接触界面由两根铂铱（Pt-Ir）电极丝以双螺旋形纠葛在装置外貌。。。。装置外壳由微立体光刻 3D 打印制成，，，外貌设有指导电极纠葛的微沟槽。。。。

所有信号天生和调控功效均在体外举行，，，体内装置无需加入任何自动盘算或存储：体外发射器爆发 65 kHz 的正弦载波信号，，，通过低频幅度调制（AM）将刺激波形编码至信号中。。。。SEED 被动吸收并整流这一信号，，，在电极处天生刺激电流，，，刺激的频率、脉冲宽度和幅度由体外信号实时决议。。。。

功效性验证

针头注射后，，，装置的朝向和旋转角度随机且无法二次调解。。。。因此，，，若是电极的刺激电场具有强偏向性，，，一旦装置旋转到“背对”神经的位置，，，刺激效果就会大幅下降甚至失效。。。。

为解决这一问题，，，研究团队举行了一项电极几何优化研究。。。。他们在一个基于真实女性前臂剖解结构的盘算模子中，，，模拟了五种差别电极形态的电场漫衍。。。。

图 | 五种构型的仿真实验（泉源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

仿真效果显示，，，双螺旋构型沿神经轴向的纵向电场强度显著优于其他四种构型，，，原因在于，，，双螺旋结构的电极沿装置全外貌三维漫衍，，，无论 SEED 以何种角度落位，，，其朝向神经的一侧始终有电极保存。。。。别的，，，双螺旋构型在径向（即朝向周围非靶组织的偏向）的电场衰减速率更快，，，可在维持有用刺激强度的同时，，，差池周围组织爆发过多损伤。。。。

植入后的 SEED 会随呼吸、肌肉缩短和枢纽运动爆发细小的位移和倾斜，，，因此，，，容错性对可注射装置的现实使用至关主要。。。。体外发射器的低频电磁场为 SEED 一连供能，，，与射频或超声方案相比，，，该方案对发射端与吸收端的角度误差和位置偏移有更高容忍度。。。。

台架和离体测试确认了 SEED 的电学参数可由体外信号自力编程，，，且在生物组织情形中坚持稳固。。。。

在琼脂糖凝胶仿组织和鸡腿组织模子中，，，SEED 通过 14 号弯曲针头无阻力完成重复注射和释放。。。。医生可在注射中通过超声和μCT 实时追踪针头和装置的位置。。。。别的，，，装置在琼脂糖仿组织中一连事情了 60 天，，，封装完整性和电学一连性均未泛起退化。。。。

大鼠活体实验是最要害的功效验证。。。。研究职员使用注射器将 SEED 经皮注射到麻醉大鼠的后肢靠近坐骨神经的区域。。。。注射完成后，，，体外发射器开启，，，SEED 内置的 μLED 透过大鼠皮肤闪灼红光。。。。

随后举行的功效性神经调控测试中，，，研究职员将调制频率划分设定为 1 Hz 和 2 Hz，，，肢体随即爆发与刺激频率准确同步的抽动反映，，，高速摄像机纪录显示，，，腿部运动的位移轨迹与刺激波形严酷对齐。。。。在体外将发射功率调低时，，，抽动频率稳固，，，位移幅度响应减。。。。，证实了体外调理刺激强度的可行性。。。。

图 | 大鼠实验（泉源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

落地之前，，，SEED 还要过几重难关

近年来，，，已有一些小型化无线神经刺激装备的实验取得希望。。。。在已获美国食物药品监视治理局（FDA）批准的临床产品中，，，Neuspera 神经刺激系统使用直径 2.33 毫米的刺激器胶囊，，，总植入长度为 5.1 厘米；；；；；；StimRouter 系统的植入导线直径 1.2 毫米，，，长度约 15 厘米，，，尺寸依然偏大。。。。

在学界，，，加州大学伯克利分？？？？？⒌ StimDust 是体积最小的同类装置之一，，，体积仅约 1.7~6.5mm?，，，超声供电方案的能量转化高达 82%，，，但对发射端与植入物之间的对齐精度要求较高。。。。

与这些装备差别，，，SEED 仅需经皮注射，，，所有调控环节在都体外完成，，，65 kHz 的低频电感耦合方案对植入精度要求较低。。。。未来，，，若是多个 SEED 由统一体外发射器驱动，，，就有可能在差别神经靶点安排多个刺激节点，，，形身漫衍式的神经调控网络。。。。

然而，，，效率是这一方案的短板。。。。研究显示，，，SEED 无线链路在多个事情点下的功率传输效率仅为 3.7%~5.2%，，，这对可衣着化产品形态的电池续航和散热提出了较高要求。。。。

别的，，，电荷平衡问题是 SEED 系统的要害清静限制。。。。μLED 的二极管特征，，，使电极处的波形近似于半波整流后的正弦信号，，，电荷只流入，，，不流出。。。。

电流通过金属电极单向进入生物组织时，，，电极外貌会爆发电化学反映。。。。这种反映在急性短期实验中不显着，，，但在恒久或慢性治疗中，，，若是电荷不接纳，，，反映就会一连累积，，，损伤电极和周围组织。。。。研究者体现，，，未来可引入被动电荷平衡网络或优化电极工程设计解决这一问题。。。。

作为 SEED 的基础理论泉源，，，生物电子医学的焦点理念是用精准递送的电信号，，，替换或辅助古板药物治疗。。。。慢性疼痛的高发病率、生齿老龄化和镌汰阿片类药物依赖的需求，，，配合推动生物电子疗法的市场规模一直扩张，，，这为新手艺的生长留足了空间。。。。

SEED 若想在其中分一杯羹，，，必需先解决电荷平衡、恒久生物相容性、可衣着发射器小型化等焦点工程问题，，，再通过疗效与清静性验证、人体临床试验和羁系审批等层层磨练。。。。

参考内容：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg1437

本文是专业学术论文解读，，，不做医疗建议。。。。

运营/排版：何晨龙

注：封面/首图由 AI 辅助天生