多模态跨尺度生物医学成像设施
全景脑科学观象台
多模态跨尺度生物医学成像设施（简称“生物医学成像设施”）是《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》确定的10个优先建设项目之一，是生物医学成像领域由我国科学家首倡的大科学工程。设施位于北京怀柔科学城核心区，建设周期5年，预计将于2024年底竣工验收。
生物医学成像设施的建设目标是通过研发并有机整合不同成像模态，跨越多个时空尺度，以成像组学全景式研究和解析生物医学重大科学问题，推动生物医学研究的范式变革。大设施平台的两大重点研究方向包括：为肿瘤研究与诊疗带来新方法以及为脑科学与认知科学带来新突破。
就脑科学与认知科学而言，生物医学成像设施平台既配备了宏观尺度的MRI、PET-CT、脑磁图等，也配备了微观尺度的光电关联成像、电镜、双光子显微镜等，形成了对大脑从宏观结构到微观功能的完整研究平台，打造了从分子到大脑的全景脑科学观象台。
图1 多模态成像示意图（图片来源：北大国家生物医学成像科学中心 (pku.edu.cn)）
央视新闻探秘大设施
无液氦量子脑磁图完成入驻
生物医学成像设施是全球首个多模态、全尺度、全景式、一体化的生物医学成像大设施，目前已经启动试运行。近期，随着先进设备的陆续入驻，生物医学成像设施平台获多家媒体关注，央视新闻也进行了专场报道。其中，北京昆迈医疗科技有限公司（简称“昆迈医疗”）的无液氦量子脑磁图也获得了重点关注！
图2 央视新闻报道昆迈医疗无液氦量子脑磁图多模态跨尺度生物医学成像设施的副总工程师孙育杰教授深入介绍了脑磁图的作用和价值。孙教授提到，我们大脑内的神经活动产生电信号，由于电磁关联，也存在磁信号，脑磁图能够捕捉这些磁信号，为我们揭示脑部功能提供了重要途径。通过观察这些信号，我们能够理解脑部活动的正常与异常状态，例如识别脑部紊乱或生理病理，从而在癫痫诊断、老年痴呆研究等领域发挥关键作用。然而，脑磁信号极其微弱，是地球磁场的十亿分之一，传统的脑磁图技术需要借助液氦冷却的大型装置，并在严格的磁屏蔽环境下操作。随着技术的进步，新兴的小型化原子磁强计（也称为光泵磁强计OPM），可以脱离液氦常温工作，这使得脑磁图设备更加便携，甚至可以设计成头戴式，极大地拓展了应用场景。尤为重要的是，人的大脑作为生命的中枢，除非在特殊情况下，否则不宜进行有创操作，因此，脑磁图的无创技术在脑科学研究和脑疾病诊断中发挥的重要性不言而喻。此外，脑磁图技术还能够结合多种互动工具，如通过让参与者观看视频并观察其脑部反应等，为科学研究提供了丰富的手段。
前沿脑功能成像技术
为脑科学研究带来更多可能
作为一台新兴的脑科学研究设备，无液氦量子脑磁图通过光泵浦操控下量子传感的原理，实现了对大脑弱磁信号的无创，无液氦探测，打破了脑磁图长期被进口垄断的局面，为无创脑科学研究和脑疾病诊疗提供了“新质生产力”工具。同时，脑磁图通过捕捉大脑在思维、情感、感知等过程中的毫秒级活动变化，在与MRI等设备多模态融合的同时，也与电子显微镜，荧光显微镜，超分辨显微镜等形成了跨尺度的互补关系，使得脑科学的研究既能够深入机理，也能够指导临床，加速对脑科学的发病机理研究和临床药物开发。
目前，脑磁图已经在脑科学研究和脑疾病的诊疗中具有广泛的应用，包括抑郁症的治疗方案制定[1]、阿尔茨海默病的早期诊断[2]、癫痫致痫灶定位[3]、脑功能区定位[4]、认知神经科学[5]等，也为脑图谱、脑网络、脑机接口的研究提供了新的数据模态和分析方法。
图3 昆迈医疗无液氦量子脑磁图作为多模态医学成像装置的重要组成部分，无液氦量子脑磁图由北京大学牵头定制技术指标与方案，昆迈医疗作为我国自主化高端脑功能成像设备开发的创新企业，参与共建和技术支持。当前，无液氦量子脑磁图已在大设施平台顺利启用，已开展神经解码，无创脑功能区定位等相关研究，并与大设施平台的其他设备一起探索脑科学的跨尺度研究，推动脑科学研究到脑疾病临床诊疗的应用进程！
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