毅说医话 | 薄膜电极（thin film electrode）在医疗的应用

目前，一种应用于神经外科的薄膜电极正进入实验之中。

该薄膜电极技术结合了电极网格和LED，可以在手术过程中实时跟踪并生成大脑活动图像，帮助神经外科医生可视化有关患者大脑的信息，监测其大脑状态，最终用于治疗大脑病变，如肿瘤和癫痫组织。

该器械中的每个 LED 都反映了数千个神经元的活动，这大大有助于有效跟踪和显示大脑中与身体不同区域相对应的神经活动，在外科医生需要切除的区域，LED会呈红色亮起，而应避免的周围区域则呈绿色。

当前的电极在空间分辨率和记录小群体神经元的能力上都是有限的，更不用说单个神经元了。突破记录通道数量和深度。同时，当前神经植入电极表面阵列虽然是微创的，但它们缺乏捕捉大脑外层以外信息的能力。相比之下，用细针穿透大脑的电极阵列能够探测更深的层次，但它们往往会导致炎症和疤痕，随着时间的推移会影响信号质量。

这种新的薄膜电极正是在这两方面做了突破（>100通道，>10cm深度），以能记录大脑局部场电位和单个神经元活动(动作电位)，去捕获多种类型的神经活动，进而进行成像。

这款新型薄膜电极可以可视化癫痫发作并绘制大脑表面癫痫发作的传播情况，从而使医生能够分离出与癫痫有关的节点，以用来帮助切除组织或使用电脉冲刺激大脑，达到治疗的目的。

对于脑部手术而言，手术期间绘制大脑功能图十分重要，薄膜电极不仅能快速有效的提供脑补可视化数据，精确地显示关键皮层边界，减少大脑绘图程序的时间，还能将切除的缓冲区从5-7mm缩小到不到1毫米，足见其误差之低。

这种先进薄膜电极，利用独立微机电系统(MEMS)器件微加工技术，以及镀膜聚酰亚胺（PI）的工艺。这种方法显著改善了通过电极的电子流，同时保持了电极的微小和透明，而透明在成像实验中为显微镜提供了完全清晰的视野，同时信号质量显著提高。使这项技术更加引人注目的是机器学习方法的集成，使得从表面信号预测深层神经活动成为可能。

该工艺和材料，不仅能改善生物相容性，同时耐蚀且抗强电，且抗撕裂性强，可以植入和提取而不变形。

这种电极不仅可以应用在诸如脑机接口之上，更主要的是可以让人们了解血管活动如何与大脑中的电活动相结合，以及大脑中的位置细胞如何有效地创造空间记忆。可以说薄膜电极的应用会在脑神经领域重塑一个巨大的应用市场。