清华团队开发可穿戴神经刺激系统 为面肌痉挛患者提供新治疗方案

问题——面肌痉挛是一种以单侧面部肌肉不自主、间歇性抽动为主要表现的神经功能障碍——发作突发且反复——常伴随面部不适和社交困扰,严重时会影响工作与日常生活。目前临床诊断与疗效评估多依赖患者主诉和外观观察,缺少足够的量化指标,容易受个体感受、观察条件等因素影响。常用治疗以肉毒毒素注射和显微血管减压术为主:前者需要定期重复注射且疗效存时间窗;后者可针对部分病因进行根治性处理,但属于手术干预,存在风险和恢复成本。因此,如何建立一种无创、可持续、可量化监测,并能在发作期及时干预的闭环管理手段,成为临床与工程交叉领域关注的方向。 原因——从疾病机理看,面肌痉挛与面神经异常兴奋、病理性放电等密切有关,发作往往短时且频繁,仅靠门诊随访难以完整记录发作过程与强度变化;从技术条件看,传统可穿戴设备在捕捉面部微小运动、长时间佩戴舒适性、低功耗与稳定性上仍有难点,导致“监测与干预”难以同一设备中形成闭环。要实现发作期按需调控,需要同时解决“看得见”(高灵敏检测)、“判得准”(可靠识别)和“管得住”(刺激参数可调且触发安全)三类关键问题。 影响——针对上述难点,清华大学生物医学工程学院李翀副教授团队联合机械工程系、北京清华长庚医院及清华大学玉泉医院等单位,研发了一套眼镜式可穿戴闭环神经刺激系统,为面肌痉挛的日常管理提供新的技术选择。该系统将柔性静电感应式传感器集成在眼镜上,可实时捕捉面部细微肌肉活动,并在识别到痉挛发作后自动触发面神经电刺激,实现“监测—识别—干预”一体化。为提升对微小面部运动的检测能力,团队在传感器基底材料中引入钙铜钛氧化物并构建微米级半球结构,使开路电压输出提升约2.3倍,从而增强对动态应变信号的响应。刺激模块在强度、脉宽、频率和波形等支持灵活配置,可根据个体反应进行参数设定。研究还提示,在发作期施加1kHz高频恒流脉冲电刺激、刺激强度200—400微安,可抑制面神经病理性放电并降低异常兴奋性,为缓解机制提供了可验证的工程路径与生理学解释。 对策——在临床验证上,研究团队在清华大学玉泉医院神经外科招募4位面肌痉挛患者开展实验,通过同步视频记录并对发作进行标注,系统痉挛识别准确率达到98.0%。为更客观评估干预效果,团队引入基于计算机视觉的人脸关键点分析方法,利用三维人脸关键点和归一化左右差异指标量化面部对称性变化。结果显示,接受闭环干预后,患者多项对称性指标显著改善,提示该系统不仅能在发作当下减轻抽动强度,也可能在外观与功能层面带来可测量的收益。眼镜形态强调轻量化与自然佩戴,可在不明显改变日常行为的情况下进行长期监测,为提升长期依从性提供条件。 前景——从应用场景看,若闭环神经调控设备能在确保安全的前提下实现长期稳定运行,有望弥补门诊评估的时间缺口,推动面肌痉挛从“阶段性处置”走向“连续管理”。研究显示,该系统还可采集颞浅动脉区域脉搏信号,用于预测发作并尝试提前干预;若后续验证有效,干预窗口有望从“发作后”继续前移至“发作前”,为慢病化管理提供思路。业内人士指出,下一步仍需在更大样本量、多中心和更长随访周期中验证有效性与稳定性,并围绕刺激参数个体化、长期使用的皮肤与神经安全性、不同病程与病因分型的适配性等开展机制研究与转化评估。相关成果以“缓解面肌痉挛的静电感应式可穿戴闭环神经刺激系统”为题发表于《自然·通讯》,研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目支持。

这项研究为面肌痉挛的日常管理提供了新的技术路径,也表明了多学科协作在医疗器械创新中的价值;从传感材料与结构设计到面向临床场景的系统集成与验证,团队探索了可穿戴闭环神经调控的可行方案。在老龄化趋势下,此类可穿戴医疗技术若能在更大规模人群中证实安全有效,可能为神经疾病的长期管理带来新的工具与模式。