被伯明翰大学采用，这款可穿戴脑磁图正加速零磁医学走向全球【零磁医学专题】

长期以来，脑磁图（MEG）技术长期因超导量子干涉仪（SQUID）的高昂成本与严苛部署条件，被禁锢在少数顶尖实验室中。这一困境，随着光泵浦原子磁力计（OPM）这一新型量子传感技术的出现，正发生根本性改变。

在国际学术语境中，这类研究被称为OPM-MEG（基于光泵浦原子磁力计的脑磁图）或量子磁传感神经成像（Quantum Magnetic Sensing Neuroimaging）。而在中国学界，这一技术体系被系统化定义为“零磁医学”（全称“极弱磁功能信息医学”），强调通过近零磁环境下的量子传感，实现人体极弱磁信号的精准测量与功能识别。

来自美国科罗拉多州的FieldLine公司，其可穿戴脑磁图系统HEDscan正是这一理念的代表性实践：通过室温工作的OPM传感器阵列，无需液氦冷却与大型磁屏蔽室，即可高灵敏度地捕捉脑部磁信号，为脑科学研究、神经疾病诊断及脑机接口开发带来了更灵活的技术路径。

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从科研资助，到多家科研机构使用的可穿戴MEG系统

FieldLine的诞生，瞄准了传统MEG技术的核心痛点：依赖液氦冷却的超导设备，不仅单机成本高达300-500万美元，还需配套百万级别的磁屏蔽室，极大地限制了技术普及，也阻碍了零磁医学的落地进程。

政府科研资助成为技术破冰的关键推力。2018年，美国国家精神卫生研究院（NIMH）的资助为FieldLine注入第一股动力，支撑其完成MEG原型研发。一年后，美国国家神经疾病与中风研究院（NINDS）的追加资助，推动系统从实验室原型向整头可穿戴设备跨越，解决了传感器排布、信号同步等核心工程问题。

2021年，FieldLine发布全球首款商业化、非低温、全头可穿戴MEG系统HEDscan，标志着零磁医学核心应用正式进入商业化阶段。此后，系统快速迭代：从初期版本升级至144传感器（288芯通道）配置，官方宣称最高可支持512传感器全脑覆盖，持续刷新OPM-MEG系统的性能上限。

如今，HEDscan已被英国伯明翰大学正式采购并列为实验室核心设备之一，也已在瑞典NatMEG等多家国际机构投入使用。这标志着OPM-MEG系统从科研验证迈向国际科研市场的关键一步。

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三大创新，重塑脑磁图系统架构

HEDscan系统采用高度集成的架构：用户佩戴可穿戴头盔，头盔内嵌的OPM传感器贴近头皮实时采集脑磁信号；全局场补偿线圈（Global Field Compensation Coils）与紧凑型屏蔽结构协同抑制环境磁干扰；采集数据实时传输至集成处理单元完成降噪、建模与可视化分析，形成完整的闭环系统。

这一方案不仅支持模块化扩展（最多144传感器），还实现“采集—降噪—分析—呈现”的自动化流程，成为零磁医学脑磁成像领域的“交钥匙解决方案”。

HEDscan系统使用流程图 来自：FieldLine官网

■ OPM量子传感，告别液氦依赖，降低运维成本

传统SQUID-MEG对超低温的依赖，让年维护成本高达数十万美元，更限制了零磁医学的部署灵活性。而HEDscan采用的OPM传感器从原理上解决了这一问题：通过激光泵浦原子实现对磁场的超高灵敏度探测，可在室温下稳定工作，彻底摆脱液氦制冷系统，让轻量化设备成为可能。

OPM传感器示意图 来自：FieldLine官网

更小的体积还带来信号质量的跃升。FieldLine的自研OPM传感器体积不到7cm³，能直接贴近头皮部署，使信号-噪声比（SNR）较传统SQUID系统提升5-10倍。

其公开参数显示，传感器灵敏度在10-130Hz频段（脑电信号核心频段）可达< 15 fT/√Hz，动态范围±150nT，传感器间串扰低于3%，这些指标已达到国际顶尖OPM技术水平，为“精准捕捉极弱磁信号”的核心需求提供技术支撑。

■ 可穿戴头盔：打破静止成像的场景限制，拓展应用边界

“Smart Helmet”可穿戴设计是HEDscan拓展应用边界的关键。传统MEG头盔为适配超导传感器，不仅重量大，且尺寸固定，难以覆盖婴儿、儿童等特殊人群，更无法支持被试者在运动状态下的检测。

可穿戴头盔示意图 来自：FieldLine官网

FieldLine的头盔采用轻量化模块化设计，可根据从婴儿到成人的不同头型灵活调整，传感器与头皮的贴合度提升，进一步保障了信号采集的稳定性。这种灵活性打开了全新研究场景。在儿童神经发育研究中，无需镇静即可完成检测；在脑机接口（BCI）领域，支持被试者在自然手势操作、行走等动态状态下采集数据；在精神疾病研究中，能捕捉更贴近真实生活的脑活动模式。

正如量子经济发展联盟（QED-C）的报告所言，OPM技术的可穿戴特性，使其成为儿童脑研究和动态神经功能分析的理想工具，这也正是零磁医学“场景多元化”的核心价值体现。

■ 低基建门槛：摆脱专属磁屏蔽室，降低部署成本

传统MEG对大型磁屏蔽室（MSR）的依赖，使其部署成本动辄数百万美元，仅能被少数顶级医院和科研机构负担。FieldLine创新性地推出“小型MSR/Tube Shield（管屏蔽）”解决方案，设计逻辑是通过紧凑型屏蔽结构抑制环境磁干扰，官方技术文档显示，该系统可安装在普通医疗机构的标准房间内，无需大规模改造基建。

FieldLine的2种屏蔽解决方案 来自：FieldLine官网

这一突破大幅降低了MEG技术的普及门槛。据官方资料，HEDscan系统的整体造价为20-150万美元，可满足不同临床的需求。对于预算有限的区域医院、高校实验室而言，无需大规模改造基建即可引入高端脑磁成像设备。从商业角度看，这一设计精准切入了传统巨头尚未覆盖的中低端市场，为FieldLine构建了差异化的竞争壁垒。

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迈入临床与商业化，零磁医学的下一个阶段

FieldLine的商业化征程，正值脑磁图（MEG）行业从依赖液氦冷却的“超导时代” 向基于室温量子传感器的“OPM时代” 转型的关键时期。当前，以FieldLine为代表的企业与科研机构，正共同推动零磁医学赛道逐步成熟，可穿戴脑磁图作为该赛道的核心应用，其商业化路径日益清晰，但同时也面临着临床验证与规模化推广的现实挑战。

从技术层面看，OPM技术的不断成熟为零磁医学的发展奠定了坚实基础。除了FieldLine的HEDscan、英国Cerca的OPM-MEG等国际产品，中国企业在技术转化上也取得显著进展，例如杭州零磁医疗已成功研制出具备128个采集通道的零磁场心脑成像系统，已在多家三甲医院开展临床验证研究。此外，未磁科技的产品已获得中国“创新医疗器械”认证并进入临床应用。

从商业化进度看，国内外企业均加速推动零磁技术从实验室向病床旁转化，但整体仍处于从科研验证向规模化临床推广的关键过渡期。中国的零磁医学发展呈现出“平台化”与“集群化”特征——全球首个零磁介入医学共建实验室已在上海揭牌，且浙江德清等地正聚力打造千亿级地磁产业集群，推动心磁成像设备等走向量产与应用。

从政策与需求看，全球脑科学研究投入持续增加，美国BRAIN Initiative、中国“十四五”生物经济发展规划中明确将新型医学影像技术列为重点支持领域，持续为零磁技术基础研究提供支持。同时，心脑血管疾病与神经退行性疾病早期诊断的巨大市场空间，特别是对冠心病无创筛查、儿童癫痫精准定位等未满足临床需求，加速推动零磁医学技术从实验室走向临床。

随着OPM技术的成熟与多国科研布局的深入，零磁医学正从概念探索迈向系统落地。从可穿戴脑磁图到心磁成像，从科研平台到临床应用，量子磁传感正成为连接神经科学与医学影像的关键桥梁。

未来，这一赛道的竞争将不止于技术性能，更关乎谁能率先在临床验证、标准制定与产业化协同中取得突破。零磁医学的下一个阶段，已从实验室的静默信号，走向医疗现场的真实回响。

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