个性化3D打印头戴装置用于多电极经颅电刺激

我们的项目主要有两个目标。第一个目标是识别大脑中导致各类痴呆谱系患者出现认知和情绪障碍的变化。第二个目标则直接基于前者，即将我们刚刚识别出的这些变化作为治疗靶点，利用神经调控等技术来改善患者的日常功能。

我们创新的头戴设备和培训流程能够实现远程便捷、准确的多电极设置。这不仅扩大了使用范围，还能保持甚至提高模拟精度。首先，获取结构T1 MRI扫描图像。

将受试者的T1图像上传至安全服务器，并使用分割软件对脑组织进行分割，为计算建模步骤准备模型。启动ROAST程序，建立通过该受试者头部的电流流动的个体化计算模型。

使用该模型，将电极放置在能够引导电流流向目标脑区的位置。现在，将所需的电极位置和参与者的T1图像上传至头戴装置制作软件。该软件将自动放置连接电极支架的横杆，形成一个刚性外壳，便于使用者移动头发并识别解剖标志。

将 STL 格式的 3D 模型文件上传至合适的 3D 打印机。打印完成后，必要时使用砂纸打磨粗糙边缘。使用定位标签引导，将头戴装置放置于受试者头部。

使用钩环带在下巴下方固定头戴设备，用于双侧头戴装置。通过检查电极 holder 与头皮之间是否存在微小间隙来确认头戴设备的贴合度。记录出现微小间隙的位置，取下头戴装置并添加软垫片以补偿这些间隙。

再次检查佩戴是否合适，以确保所有其他电极固定器仍与头皮保持接触。为验证头戴设备的测量准确性，使用软尺手动测量并标记受试者头部每个电极的位置。将头戴设备戴在受试者头上。

然后，标记每个电极架的位置。取下头戴装置。测量手动标记位置与头戴装置电极架标记位置之间的毫米级差异。

记录任何差异的距离和方向。头戴设备正确佩戴后，将电极架中的松散头发移开，以尽可能暴露更多皮肤。然后，向每个电极架中注入导电凝胶，并将每个电极放入其对应的电极架中，确保电极与凝胶之间充分接触。

将帽盖安装到支架上，以固定电极位置。在首次使用时，先向研究伙伴讲解头戴装置的各个部件，并演示正确的佩戴和准备步骤。检查头戴装置的贴合情况，确保无明显缝隙。

如果存在间隙，则在电极 holder 底部应用柔性垫片，并重新检查其他电极 holder。演示最佳操作实践，包括将 holder 下方的头发移开、正确填充导电膏、放置电极以及安装相应的 holder 帽。接下来，演示 ME-tES 设备的操作：电池电量检查及电极阻抗评估。

然后演示正确的旋转、取下以及清洗和干燥方法。在下一次实验时，让研究伙伴标记鼻根点和耳廓点，以确保头戴设备的定位标签正确放置在受试者头部。随后，让研究伙伴佩戴头戴设备。

标记研究伙伴佩戴时电极帽放置位置的电极 holder 位置，然后取下头套。接着，将头套戴在受试者头部，标记电极 holder 的位置，再取下头套。注意比较两次放置位置的差异，并提供必要的纠正反馈。

在监督下，由研究伙伴完成整个设置过程，包括激活设备、评估阻抗以及清洁设备。在后续的培训环节中，使用标准化的基于技能的检查清单，对研究伙伴在设置流程的每一步操作进行监督。在培训的最后一天，在当次培训结束时，向研究伙伴提供一个携带箱，内含所有必需的耗材、一份护理与维护手册，以及另一个装有ME-tES设备的箱子。

对于远程居家进行的ME-tES实验，要求研究伙伴登录安全的视频通话，执行所有准备工作，并报告阻抗值。

确认符合条件后，向研究伙伴提供一个代码，以便其输入到 ME-tDCS 设备中。然后，通过视频通话完成所需的实验环节。会话结束后，确保研究伙伴遵循护理与维护清单，并为刺激器电池充电。

在前54名参与者中，头戴电极位置与研究团队手动测量的位置相比，平均差异仅为8.6毫米。在训练的第一天，研究伙伴放置头戴设备时，与研究团队的放置位置相比平均偏差约为3毫米，到训练最后一天时改善至名义上的1.74毫米。参与者及其研究伙伴在首次训练后即报告了较高的信心水平，到最终训练阶段时进一步提升至接近上限的水平。

我们已获专利的头戴设备提供了一种真正个性化的多电极神经调节精准安全递送方法。该设备操作极为简便，非专业人士（如患者的家人和朋友）亦可远程实施多电极刺激。