一種基于在 Qromis 的 QST 基板上生長的氮化鎵的新設(shè)備已被設(shè)計出來，旨在為神經(jīng)外科醫(yī)生提供關(guān)鍵的術(shù)中數(shù)據(jù)，以改善決策。這種先進的薄膜將電極網(wǎng)格與發(fā)光二極管 (LED) 結(jié)合在一起，以在手術(shù)過程中實時顯示和跟蹤大腦活動。這對于確保安全切除腫瘤和癲癇組織等腦部缺陷非常重要。
柔性微顯示器
術(shù)中腦部映射仍然是神經(jīng)外科的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。當前的技術(shù)通常需要單獨的團隊和設(shè)備，限制了功能性腦區(qū)的實時可視化。這需要使用較大的切除邊緣，可能會犧牲健康組織并損害患者的治療效果。
本研究提出了一種旨在解決這些局限性的新型微型顯示器。該設(shè)備由一個薄膜組成，薄膜內(nèi)含有鉑納米棒電極網(wǎng)格 (PtNRGrid)，用于高分辨率神經(jīng)活動記錄，并配有用于實時可視化的 GaN LED 陣列。
與現(xiàn)有方法相比，微顯示器有幾個主要優(yōu)勢：
· 提高精度：神經(jīng)活動的實時可視化可以更精確地定位手術(shù)干預，最大限度地減少對健康組織的損害。
· 詳細的功能映射：PtNRGrid 的高分辨率記錄功能使外科醫(yī)生能夠區(qū)分關(guān)鍵和非關(guān)鍵大腦區(qū)域，從而可能減少對大切除邊緣的需求。
· 癲癇管理：該設(shè)備不僅可以跟蹤正在進行的活動，還可以識別癲癇發(fā)作的開始和蔓延，從而促進有針對性的干預策略。
潛在益處
微型顯示器對于改善各種腦外科手術(shù)的患者治療效果具有重要意義：
· 降低手術(shù)風險：提高映射精度可最大限度地降低損害健康組織的風險，從而可能縮短恢復時間并減少并發(fā)癥。
· 改善手術(shù)結(jié)果：通過提供更清晰的大腦功能圖像，微型顯示器可以帶來更多的手術(shù)成功率并提高患者的生活質(zhì)量。
· 先進的癲癇治療：準確定位癲癇發(fā)作的來源可以帶來更有效的治療選擇，并有可能實現(xiàn)癲癇發(fā)作的控制。
技術(shù)進步
微型顯示器的開發(fā)標志著技術(shù)的重大進步。它采用了以出色的亮度和效率而聞名的 GaN LED，與傳統(tǒng)選項相比，可減少熱量產(chǎn)生和潛在的組織損傷。該設(shè)備還采用 PtNRGrid 技術(shù)，可實現(xiàn)高分辨率神經(jīng)活動記錄。其靈活的設(shè)計使其能夠貼合大腦的復雜表面，使其適用于各種外科手術(shù)應用。這些創(chuàng)新的結(jié)合有望為醫(yī)療技術(shù)帶來重大好處。
Dayeh 和他的團隊率先采用了一種技術(shù)，利用 GaN 制造出高效 LED，這種 LED 可以保持低溫，對腦組織安全。他們在平坦的 Qromis 基板上培育這種材料，從而將 LED 嵌入柔性薄膜中，制成可彎曲的顯示面板。然后使用噴墨打印技術(shù)涂抹量子點墨水，將 LED 藍光轉(zhuǎn)換成各種顏色，有助于更豐富地可視化神經(jīng)活動。
Qromis 首席技術(shù)官兼聯(lián)合創(chuàng)始人 Vlad Odnoblyudov 在接受 Power Electronics News 采訪時強調(diào)了這項技術(shù)的重要性。
“作為 QROMIS，我們非常高興能夠利用我們的高性能、照明級和可擴展的 GaN-on-QST® LED 外延晶片為開創(chuàng)性的顱內(nèi)腦電圖 (iEEG) 微型顯示器技術(shù)做出貢獻，這些晶片具有氮化銦鎵 (InGaN) 量子阱，可作為在此類晶片上制造低成本 μLED 陣列的基礎(chǔ)。我們一直與加州大學圣地亞哥分校的 Shadi Dayeh 教授及其團隊密切合作，共同開發(fā)這項突破性技術(shù)。我們堅信，iEEG 微型顯示器有潛力改善腦活動映射，以用于基礎(chǔ)神經(jīng)科學以及神經(jīng)外科實踐，”O(jiān)dnoblyudov 說道。
他補充道：“這項尖端研究的成功結(jié)果再次驗證了(1)性能規(guī)模、(2)應用規(guī)模和(3)基于 GaN 的功率/射頻電子、μLED/高級顯示器和其他新興應用在 CMOS 工廠友好型、低成本和可擴展的 QST® 襯底制造平臺上的規(guī)模經(jīng)濟，即通過 QST® 釋放 GaN 的全部潛力。由于我們與 Dayeh 教授完全一致，這不是我們第一次也不會是最后一次與加州大學圣地亞哥分校團隊以及我們在 QST® 平臺上的其他行業(yè)/學術(shù)合作伙伴一起開展開創(chuàng)性的工作?！?
這些基于 GaN 的微型 LED 比有機 LED 更亮、更節(jié)能，即使在強烈的手術(shù)照明下也具有出色的可視性。這些微型顯示器薄至數(shù)十微米，可通過多個通道高速捕捉大腦活動，并在手術(shù)過程中實時顯示。該設(shè)備包含多達 2,048 個 LED，包括采集電子設(shè)備和軟件，可直接從其表面分析大腦活動。
未來方向
目前正在進行研究以進一步增強微顯示器的功能：
· 更高分辨率的顯示器：LED 密度更高的微型顯示器的開發(fā)正在進行中，可以提供更細粒度的大腦映射。
· 可折疊設(shè)計：人們正在探索制造可折疊微型顯示器，以便外科醫(yī)生在一個區(qū)域進行手術(shù)的同時監(jiān)測另一個區(qū)域。
· 最小的電氣干擾：研究團隊正在解決 LED 和記錄電極之間的電氣干擾這一小問題。
柔性微型顯示器是腦外科手術(shù)的革命性工具。通過提供神經(jīng)活動的實時可視化，該設(shè)備有可能顯著提高手術(shù)精度和患者治療效果。進一步的研究和開發(fā)有望使這項變革性技術(shù)取得更大進步。
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