生医工程学院李翀团队合作实现基于非侵入式神经刺激的面肌痉挛监测及干预新途径
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清华新闻网1月12日电 面肌痉挛（Hemifacial spasm, HFS）指单侧面部肌肉不自主、间歇性抽动，严重影响患者生活质量，目前临床诊断与评估依赖患者痉挛表征，主观性较强。针对面肌痉挛，现有治疗以肉毒毒素注射及显微血管减压术为主，前者疗效持续时间有限，后者则伴有一定手术风险，因此亟需一种无创、可持续、量化监测面肌痉挛，并在发作期间施加及时有效干预的闭环调控方法。
近日，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、清华大学玉泉医院（清华大学中西医结合医院），研发了一种眼镜式可穿戴闭环神经刺激系统，该系统利用静电感应式传感器实时捕捉面部微小肌肉活动，识别面肌痉挛发作后自动触发面神经刺激，实现了监测、识别、干预一体化闭环神经调控路径；临床实验表明该方法可及时降低痉挛发作强度并改善患者日常生活质量，为面肌痉挛非侵入干预提供了新的技术手段。
研究成果以“缓解面肌痉挛的静电感应式可穿戴闭环神经刺激系统”（Closed-loop wearable neurostimulation system with triboelectric sensing to alleviate hemifacial spasms）为题，于1月10日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。
研究团队提出了一种集成于眼镜形态的可穿戴闭环神经调控系统，通过自供能高灵敏传感实现痉挛状态的实时判别，并联动可调参数的电刺激模块实施按需干预。研究团队将柔性面肌痉挛静电感应式传感器（hemifacial spasm sensing sensor, HFSS）嵌入眼镜载体，为提升对微小面部运动的检测能力，团队通过在基底材料中引入钙铜钛氧化物（CCTO）并构建微米级半球结构，使传感器的开路电压输出提升约2.3倍，显著增强其对微小面部运动引起动态应变信号的检测灵敏度。
图1.眼镜式可穿戴闭环神经刺激系统总体结构示意图
图2.面肌痉挛监测、识别、干预模块实物图
基于上述传感器系统实时判别痉挛发作状态，并自动触发面神经电刺激干预。刺激模块支持刺激强度、脉宽、频率及波形的灵活调节，并可根据个体反应进行参数配置，从而在发作期实现及时、按需神经调控。研究发现在痉挛发作期施加高频恒流脉冲电刺激（频率1kHz，刺激强度为200–400μA）可抑制面神经的病理性放电从而降低其异常兴奋性。
图3.患者设备佩戴及系统信息可视化展示
研究团队在清华大学玉泉医院神经外科共招募4位面肌痉挛患者开展临床实验。实验通过同步视频记录并对痉挛发作进行标注，结果显示系统痉挛识别准确率达98.0%；为客观评估闭环神经调控效果，研究团队引入基于计算机视觉的人脸关键点分析方法，利用人脸网格模型提取三维人脸关键点，并通过归一化左右差异指标量化面部对称性变化，实验结果表明接受干预患者在多项对称性指标上得到显著性改善。
图4.患者面肌痉挛指标改善
研究团队在国际上率先提出了缓解面肌痉挛的非侵入式闭环神经干预技术，可有效降低面肌痉挛发作强度，改善患者脸部非对称性，其眼镜形态实现轻量化及自然佩戴，有望提升患者长期依从性。此外，该系统还可采集患者颞浅动脉区域脉搏信号，预测痉挛发作并施加提前干预，实现病症长期管理、改善患者生活质量。未来，研究团队将进一步拓展该闭环神经调控系统临床验证、机制研究及转化应用。
清华大学生物医学工程学院副教授李翀、机械工程系研究员程嘉、生物医学工程学院/北京清华长庚医院研究员李舟、清华大学玉泉医院副主任医师武晋廷为论文通讯作者，机械工程系原“水木学者”博士后、北京清华长庚医院副研究员曲学铖，生物医学工程学院2023级博士生万嘉豪，山东大学2025级博士生赵浩涵为论文共同第一作者。
研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京市科技新星等项目的支持。
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