基于光泵原子磁力计（optical pumped magneto meter ，OPM）技术的无液氦脑磁图（magnetoencephalography，MEG）（OPM-MEG）是利用分布在头皮表面的高灵敏度磁场传感器测量大脑神经元集合电流产生的磁场，从而实现非侵入式功能检测的技术。具备磁信号空间传导受损低、非侵入、无损、无放射性、高时间和高空间分辨率等优势，在癫痫灶和脑功能区定位方面已有较广泛的临床应用，在神经网络分析、儿童智力障碍/发育迟缓、神经心理疾病和脑科学研究方面具有较强的应用前景。本文就儿童OPM-MEG的技术原理、临床应用标准、检测规范及报告要求等展开论述，并就OPM-MEG技术在儿童的发展前景和临床应用作出展望。
01
技术原理和标准
OPM-MEG作为脑功能成像领域的重要突破，其技术原理和标准的理解对于规范化应用至关重要。
OPM-MEG的技术创新主要体现在传感原理和系统设计上。OPM技术利用碱金属原子在极化状态下对磁场敏感的特性来测量微弱磁场，当一束圆偏振泵浦光照射碱金属原子气室时，使得碱金属原子自旋产生极化，当极化原子周围存在一个小的磁场时，原子会在外部磁场下发生拉莫尔进动，产生一个进动角，该进动角的大小在一定范围内与磁场的强度成正比，此时，当检测光穿过原子自旋系统时，光的偏振方向会因光与进动原子之间的相互作用而发生轻微偏转，通过光电探测器检测光的光强变化来计算偏振角的变化，从而反映磁场的大小[1]。对比超导量子干涉仪脑磁图（Superconducting Quantum Interference Device based Magnetoencephalography，SQUID-MEG）系统，OPM-MEG可以在常温工作，无需液氦制冷，可降低临床使用成本。
在儿童适应性设计方面，OPM-MEG具有显著优势：开放式结构减少幽闭恐惧感；可调节头盔式设计适应不同年龄儿童头围；常温工作避免低温风险；检测准备时间缩短提高儿童配合度。此外，系统通常集成多模态刺激装置（如视觉、听觉、体感刺激）如图片提示、动画观看等，支持儿童友好的任务范式，以适应儿科认知功能评估需求。
OPM-MEG的核心性能参数直接影响其在儿科临床应用中的可靠性和准确性。关键参数应满足以下标准：需具备极弱磁场探测能力，探测灵敏度需达到10fT（1fT=10-15Tesla）量级，这是检测神经元活动产生微弱磁场的基础。空间分辨率应优于5mm，以实现高分辨率溯源脑区的功能；时间分辨率需达到毫秒级，采样频率应不低于1000Hz，以准确捕捉神经电活动的快速变化；带宽范围应不低于1～80Hz，以满足检测绝大部分频率的脑部磁场信号的需求；OPM-MEG通道数对整体性能具有决定性影响，目前普遍认为增加通道数可提升系统性能，但传感器排布空间限制、通道间干扰及成本效益等现实因素制约了通道数量的扩展，现有研究表明低通道数OPM-MEG系统（如16通道）难以满足临床MEG应用需求；64通道OPM-MEG系统在信噪比（SNR）与定位精度等关键指标上已与306通道SQUID-MEG系统相当；而128通道OPM-MEG系统则展现出更优性能，全面超越306通道SQUID-MEG系统[2]。此外，设备应集成高性能主被动磁场控制系统，在头部测量区域内实现动态近零的均匀磁场环境，可在复杂的医疗环境中实现有效屏蔽，无需专门建造磁屏蔽室，这一特性极大提升了设备的临床适用性。
针对儿童特殊需求，设备还应适配不同大小的头围，搭载传感器阵列的头盔需适应从新生儿到青少年的不同头围尺寸（通常为30～58cm）。信噪比（SNR）是另一关键指标，由于儿童脑磁信号较成人更微弱，系统需具备更高的信噪比性能，这些核心参数上OPM-MEG已达到或超越SQUID-MEG，比较详见表1。
表1：传统SQUID-MEG与无液氦OPM-MEG技术参数对比
02
临床应用：适应证与禁忌证
OPM-MEG在儿科领域具有广泛的临床应用价值，明确其适应证与禁忌证是规范化使用的基础。该技术在儿童神经系统疾病诊疗中的应用范围不断拓展，为多种脑功能障碍的精准评估提供了全新手段。
OPM-MEG在儿童神经系统疾病诊疗中展现出多方面的临床价值，尤其在癫痫诊治中，OPM-MEG对致痫源定位具有独特优势。
在癫痫或癫痫外科术前评估中，一项大样本癫痫患者队列研究系统评估了OPM-MEG与SQUID-MEG在间期癫痫样放电（interictal epileptiform discharges，IED）检测与源定位方面的一致性，研究共纳入了46例癫痫患者［平均年龄：（23.7±8.7）岁；17例女性］，研究结果发现，以SQUID-MEG为参考标准，OPM-MEG的IED检测准确率达91.3%，Gwet一级一致性系数为0.892，提示两者具有良好一致性。其中39例双系统均检出IED的患者中，OPM-MEG表现出更近的传感器-头皮距离（P<0.001）、更高的IED波幅（P<0.001）和信噪比（Signa l-to-Noise Ratio，SNR）（P=0.003）。在亚脑区水平上，两种系统的源定位结果呈现高度一致性[3]。对于磁共振阴性的难治性癫痫患者，OPM-MEG源定位可辅助从候选区域中鉴别致痫区，为手术决策以及设计立体定向脑电图电极植入方案提供依据[4-6]。OPM-MEG对于儿童癫痫患者，尤其是年龄更小的婴幼儿癫痫患者，OPM-MEG也可无创识别并定位癫痫样放电的起源[7,8]。
同时，在脑功能区定位方面，OPM-MEG也体现了良好的应用价值。一项OPM-MEG用于感觉运动功能区定位的研究中，共纳入了4例健康受试者（年龄范围25～28岁；2例女性），研究发现，与功能磁共振成像相比，OPM-MEG在感觉运动皮层的β频段（15～30Hz）振荡活动能在多受试者和多批次试验中稳定检出[9]，可以实现手指运动功能区的精确定位[10]；一项OPM-MEG用于听觉和视觉功能区定位的研究中，纳入49例受试者［平均年龄（34.61岁±11.95）岁；22例女性］进行听觉实验以及47例受试者［平均年龄（30.63±9.87）岁；21例女性］进行视觉实验，研究发现，与SQUID-MEG相比，OPM-MEG不仅具有相似的磁场模式与事件相关诱发信号，而且事件相关诱发场幅度更高[11]；另一项OPM-MEG用于听觉功能区定位的研究中，共纳入10例受试者［平均年龄（27.70±1.48）岁；2例女性］，研究发现，通过OPM-MEG反映的神经活动模式进行表征相似性分析，可以揭示听觉加工不同阶段模式相似性的动态变化[12]；此外，在一项健康右利手人群进行听觉词语识别任务的研究中，共纳入20例健康参与者［平均年龄（24.50±5.00）；9例女性］，OPM-MEG通过分析诱发磁场的半球偏侧性特征，发现所有受试者的诱发磁场拓扑图均与典型的左偏侧响应模式高度吻合，表明OPM-MEG可以准确良好地运用于语言功能区定位[13]。
在神经发育轨迹评估方面，OPM-MEG提供了客观的脑功能评估手段。一项研究利用192个通道的OPM-MEG，采集了27例儿童（年龄范围2~13岁，17例女性）和26例成人（年龄范围21~34岁，13例女性）的MEG数据，通过体感诱发试验，观察到感觉皮层β振荡受刺激调控的现象，全脑功能连接强度均随测试被试的年龄显著相关，研究揭示了全频谱电生理活动爆发放电驱动任务诱导β振荡调制的机制，这类爆发的发生概率与频谱特征均表现出年龄依赖性[14]；在另一项研究中，使用OPM-MEG测量了101例发育正常的参与者（年龄范围2～34岁；44例女性）由视觉刺激引起的γ振荡，研究结果发现，OPM-MEG能够成功捕获初级视觉皮层γ振荡的年龄发育特征，发育的变化模式与浅层锥体神经元中兴奋性连接与抑制性连接的比值随年龄显著负相关[15]。可以看出，以上研究充分证明OPM-MEG是适合研究多年龄段神经发育电生理特征的影像设备，能够为神经发育轨迹评估提供全新的评估手段。
此外，OPM-MEG还适用于儿童神经发育障碍（如孤独症谱系障碍、注意缺陷多动障碍等）[16]，也可延伸至儿童神经退行性疾病的早期识别。
尽管OPM-MEG检查安全性较高，但仍存在一些明确的禁忌情况。绝对禁忌证包括：幽闭空间恐惧症患者；颅内有磁性动脉瘤夹、带磁性的神经刺激器等不能取出的植入物；体内存留未取出的金属异物（如弹片、金属碎片等）；生命体征不稳定（如血氧饱和度低于90%、严重心律失常等）。这些情况下，磁场环境可能引入探测干扰，明显影响电磁信号采集。
相对禁忌证需要临床权衡利弊后决定是否进行检查，包括：轻度幽闭恐惧症（可通过心理干预或镇静管理缓解）；皮肤表面有磁性金属残留（如某些类型的电极膏）。如有难治性癫痫儿童已行迷走神经刺激术植入，检查前需要关闭迷走神经刺激系统。
与SQUID-MEG相比，OPM-MEG的禁忌证范围有所缩小，然而，儿童患者的特殊性仍需特别关注，如无法配合检查的幼儿需镇静管理，这本身可能带来额外风险，需由经验丰富的镇静管理团队评估实施。值得注意的是，某些特殊情况虽非禁忌，但可能影响检查质量或结果解读，包括：近期使用某些精神类药物（可能改变脑电活动）；头皮外伤或肿胀（影响传感器贴合）；严重脑积水或颅骨缺损（改变磁场分布）。检查前应充分评估这些因素，必要时调整检查方案或推迟检查。
03
检测规范
OPM-MEG在儿童群体的成功实施依赖于严格规范的检测流程。针对儿童生理和心理特点，优化检查前准备、规范操作步骤、确保数据质量，是获取可靠检测结果的基础。以下将详细阐述OPM-MEG检测的全流程规范。
3.1.1 环境准备是OPM-MEG检查的首要环节
与SQUID-MEG不同，OPM-MEG对场地要求显著降低，但仍需保证环境磁场相对稳定。检查室温度应维持在20～28℃，湿度控制在5%～90%，确保儿童舒适性和设备稳定性。尽管集成式主动屏蔽系统减少了对磁屏蔽房的依赖，仍需远离大型电磁设备等干扰源（如核磁共振、电梯和变压器等），具体距离应由设备提供厂家进行现场磁场环境测量后评估得出。
3.1.2 患儿准备方面，需重点关注金属物品去除和镇静管理
检查前应穿棉质衣服，彻底清除头发上的金属发夹等物品，确认无金属假牙和牙套等。对于婴幼儿及无法配合的儿童，镇静管理是检查成功的关键。6岁以下儿童或不配合的儿童可考虑口服10%水合氯醛（0.3～0.5mL/kg，每次最大剂量10mL），或根据医院规范采用其他镇静方案，镇静过程需由镇静或麻醉专科医生实施和监护，检查室备齐急救设备。
3.1.3 病史采集
应全面且有针对性的，除常规病史外，需特别关注癫痫发作情况（近期发作频率和类型）；头围测量（选择合适传感器阵列尺寸）；金属器械植入物史；幽闭恐惧倾向；药物使用情况（尤其是镇静药和抗癫痫发作药）。这些信息对检查安全性和结果解读至关重要。例如，抗癫痫发作药物可能抑制癫痫样放电，影响癫痫评估的敏感性。
3.1.4 检查前宣教与知情同意环节对减轻患儿及家长焦虑尤为重要
可采用儿童友好的方式演示检查过程，如视频、虚拟现实模拟或图画说明。知情同意书应明确检查目的、流程、潜在风险（如镇静相关风险）及注意事项，对于科研用途的检查还需说明数据使用范围。
光学扫描定位是确保空间定位精度的关键步骤。正式检测前，需使用结构光扫描仪获取患儿头部轮廓几何特征。传感器阵列的佩戴需确保与头皮良好接触，同时避免压迫不适，儿童专用头盔通常采用柔软内衬。
检测范式选择应根据临床需求确定。静息态检测要求患儿保持清醒放松，闭目15分钟（婴幼儿可缩短至3分钟），癫痫患儿检测通常进行60分钟检测，要求患儿尽量睡着。任务态检测需设计儿童适宜的范式，如手指运动功能区定位采用手指敲击或握力球挤压；脚踝运动功能区定位采用抓脚趾；语言区评估采用图片命名；认知评估可采用记忆游戏等。
针对特殊儿童群体，操作流程需相应调整。对于发育迟缓患儿，可简化任务要求、延长准备时间；孤独症谱系障碍患儿可能需要预先熟悉环境和设备，减少过激反应；癫痫患儿检查中需配备急救设备和神经专科专业医师或技师，防范癫痫发作风险。检查时间应尽可能缩短，复杂评估可分次进行，每次核心检测控制在15分钟以内，间隔提供休息；静息检查时对于一些有自主意识但无法配合的患者可通过播放动画片来安抚。
信号质量控制是数据采集的核心环节。脑磁数据中需排除以下干扰：头部移动（位移>5mm应暂停检查）、心磁干扰、肌磁伪迹、特定环境磁场干扰等。每日检查前应进行脑磁模拟器测试验证，确保OPM-MEG系统有效性。
多模态影像数据融合提升了诊断价值，OPM-MEG数据可与结构影像（3D T1 MRI，各向同性分辨率，薄层扫描）精确配准[17]，有条件时可同步记录脑电图，实现更丰富的多模态影像数据融合。
脑磁数据处理阶段需遵循标准化流程。原始脑磁数据预处理包括：首先，应用带通滤波器来截断感兴趣区域外的噪声，一般情况下主要包括低频漂移和高频干扰。然后，使用陷波滤波器消除工频干扰及其谐波频率。接着，使用独立成分分析和空间投影算法来消除心磁和眼动伪影，最后对数据按照实验设置进行分段并使用标准差阈值的自动拒绝偏差过大的试次。脑磁信号源分析可采用等效偶极子或波束形成器等方法进行溯源求解，核心是根据配准后的磁场探测阵列和大脑皮层的相对空间位置关系，根据正向引导场关系将传感器测量到的磁场信号溯源至脑内各个源点，从而实现大脑源空间磁场时序信号高精度重建。儿童数据分析需特别注意头模选择，建议使用个体头颅MRI计算生成的真实头模或与年龄匹配的标准化头模。
儿童OPM-MEG检查需特别关注以下方面：镇静患儿需提前一天告知家属控制睡眠晚睡早起，镇静前禁食两小时，检查时需要密切观察生命体征变化、检查完成后需要继续观察值至完全清醒，恢复期应有家长陪同；检查中允许一名家长在检查室内陪伴（需去除所有金属物品），缓解儿童焦虑；早产儿或小头畸形患儿需使用专用小型传感器阵列，确保信号质量。
设备维护也有特殊要求，儿童专用传感器阵列需定期消毒（推荐使用医用酒精或专用消毒剂，或使用医用紫外线消毒装置），防止交叉感染；频繁调整的头盔固定装置需每日检查机械稳定性，防止松动影响定位精度；针对儿童可能接触的设备表面，应采用抗菌材料或涂层（推荐使用医用一次性床单），降低感染风险。这些细节管理对保证检查质量和安全性至关重要。关键控制点详见表2。
表2.儿童OPM-MEG检查全流程关键控制点
04
临床报告的基本要求
规范化的报告是OPM-MEG检测价值实现的关键环节，对于儿童患者尤为重要。系统和准确的报告不仅能指导临床决策，还能促进多学科协作和研究发展。随着技术不断进步和应用经验积累，儿童OPM-MEG领域正展现出广阔的发展前景。
基础信息部分是报告的必备内容，应包括：患儿姓名、性别、年龄（精确至月）、头围、检查日期和时间；临床诊断和检查指征；检查范式（静息态、任务态及具体范式）；镇静情况（如使用药物及剂量）；醒睡状态（癫痫）；执行状态等。这些信息为结果解读提供必要背景，特别是儿童年龄和发育阶段对脑功能评估有重要影响。
检测项目描述需明确分析内容和方法学要点。常见项目包括：癫痫样放电的检测与定位（需说明分析方法，如等效电流偶极子或波束成形器）；功能区的识别与定位（如运动、语言区定位结果与MRI配准后的影像结果）；静息态网络分析（如默认模式网络DMN的连接强度）；任务态激活模式（如认知任务相关脑区的激活情况）。对于科研用途的检查，还应说明数据处理流程、统计方法及显著性阈值。
报告形式应兼顾专业性和可读性。除文字描述外，建议包含直观的图像展示：原始磁场信号片段（显示特征性异常）；偶极子定位结果；分布式溯源定位结果；网络连接图（节点-边表示）等。
05
OPM-MEG技术发展前景
OPM-MEG在儿科领域的发展前景广阔。设备方面，通道数正从64通道全面向128通道及以上升级，进一步提高空间分辨率和全脑覆盖能力；传感器进一步微型化；集成化程度提升，这些技术进步将不断拓展儿童应用的广度和深度。
临床应用范围也在持续扩展。除传统的癫痫术前评估、脑功能区定位以外，神经发育障碍疾病脑功能评估、基因相关发育性或癫痫性脑病的功能表型分析等方面展现出潜力。此外，基于OPM-MEG的可穿戴无创脑机接口（BCI）技术[18]以及多模态无创神经成像技术（MEG、EEG和功能性近红外光谱）[19]能够更精确、全面地描绘大脑神经活动及相关生理过程，为脑功能研究提供高效先进的技术平台，也为儿童神经系统疾病提供了新的干预途径。
但截至目前，OPM-MEG作为一种新兴技术，相较于传统SQUID-MEG，其临床应用仍存在若干不足和挑战。SQUID-MEG拥有大量临床实践基础和数据库积累，数据分析、异常波形判读、癫痫灶溯源等有较成熟标准。OPM-MEG尚处早期积累阶段，多中心大样本研究、标准化分析与临床通用数据库建设和管理（如各年龄段儿童脑磁发育谱系）尚不足，未来需要构建标准化多中心儿科全年龄段和多病种OPM-MEG数据平台，完善标准化数据分析流程，深化医工交叉和跨学科合作，推进OPM-MEG在儿童神经科学的应用。
总体而言，儿童OPM-MEG正处于快速发展和应用期，随着应用经验的积累和规范标准的完善，这项技术将在儿童脑科学研究和神经系统疾病诊疗中发挥越来越重要的作用，为“健康中国”战略和“中国脑计划”的实施提供有力支撑。未来需要产学研医各界协同努力，推动技术创新与临床转化，最终造福我国广大患儿及其家庭。
利益冲突声明：所有作者无利益冲突。
参考文献：
作者介绍
王艺 教授
● 复旦大学附属儿科医院教授、博士生导师，附属儿科医院院长
● 现任中华医学会儿科分会罕见病学组组长、中国抗癫痫协会常委理事、中国医师协会儿童神经专业委员会副主任委员、中国医院协会罕见病分会副主任委员、中国抗癫痫协会教育工作委员会主任委员、上海医学会儿科分会主任委员、上海抗癫痫协会会长、儿科学国家精品课程和循证医学上海市精品课程的主干教师
● 致力于儿童神经发育性疾病及儿童罕见病机制与防治研究，国家重点研发计划首席科学家、国家卫健委行业专项负责人、上海市科委国际人类表型组计划课题负责人，主持国家及省部级科研项目14项，发表学术论文211篇，SCI100余篇；牵头制定临床指南和专家共识8个，参编书籍及教材二十余部
● 担任《Intractable Rare Diseases Research（IRPR）》杂志副主编，《MED》、《Autism》《NEJM》等国内外重要学术期刊杂志编委和审稿人，牵头/参与国际多中心临床试验14余项，负责国内首个SMA基因治疗IND临床研究
丁铭 教授
● 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院教授，博士生导师
● 北京未磁科技有限公司联合创始人、首席科学家
● 国家高层次人才，北京市优秀青年人才，首都医学创新学者
● 主要研究方向为量子精密测量及医疗应用，先后主持国家重点研发计划、国家自然基金、装备预研基金重点项目、北京市自然基金等十余项国家和省部级课题
● 以第一作者或通讯作者发表SCI论文100余篇，申请国家发明专利60余项
● Photonic Sensors期刊编委，中国激光杂志社青年编委，中国仪器仪表学会量子传感与精密测量仪器分会理事
● 研制国产自主知识产权量子磁场传感核心产品-原子磁力计，针对心脑重大疾病无创诊断，成功开发无液氦心磁图仪和脑磁图仪等创新医疗器械
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