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脊髓損傷（SCI）的機理

脊髓損傷通常由外傷（如車禍、跌落）或疾病（如腫瘤、炎癥）引起，導致脊髓結構或功能受損，進而影響運動、感覺和自主神經功能。損傷后，神經傳導通路中斷，導致損傷平面以下功能喪失或減弱。SCI的病理機制包括：

原發性損傷：機械性損傷導致細胞死亡、軸突斷裂。

繼發性損傷：炎癥反應、氧化應激、凋亡等進一步擴大損傷范圍。

神經可塑性受限：損傷后中樞神經系統自我修復能力有限，功能恢復困難。

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使用TI-tSCS進行SCI康復

機理：

時間干擾（Temporal Interference, TI） 是通過兩對電極施加不同頻率（如1000 Hz和1040 Hz）的交流電，在深部組織（如脊髓）中產生低頻包絡（如40 Hz），從而激活神經元。

該技術利用電場疊加原理，在不侵入體內的情況下實現對深部神經結構的精準刺激。

優勢：

非侵入性：無需手術，降低感染和并發癥風險。

深部刺激：能穿透皮膚和軟組織，精準作用于脊髓目標節段。

可調節性：頻率、幅度、電極位置等參數可調，適合個性化治療。

潛在居家應用：設備便攜，有望實現家庭康復。

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TI-tSCS康復系統

刺激位點選擇（圖2）：

根據脊髓功能分區，選擇C5（頸段）、T7（胸段）、L3（腰段） 作為目標區域，因其分別控制上肢、軀干和下肢功能，對SCI患者功能恢復至關重要。

圖2 脊髓刺激靶點及對應電極蒙太奇位置示意圖

Montage的定義與目的（圖3）：

Montage指的是即由d?和d?這兩個參數唯一確定的一種電極對空間配置方案。其目的是系統性地探索不同電極間距對目標脊髓區域電場強度和聚焦性的影響，從而找到最優刺激參數。

圖3 TI-tSCS刺激電場模擬流程圖

d?（水平距離）

定義：電極對與脊柱中線之間的水平距離（橫向距離）。

說明：兩對電極分別對稱放置在脊柱左右兩側，d? 表示每對電極中每個電極與背部皮膚表面最近點（原點）之間的水平距離。

取值：在研究中，d? 的取值包括：10 mm、21 mm、32 mm、43 mm、54 mm。

d?（垂直距離）

定義：電極對在垂直方向（沿脊柱方向） 上相對于目標脊髓節段上方的參考點（原點）的距離。

說明：d? 控制電極在上下方向的放置位置，影響電場在脊髓目標段（如 C5、T7、L3）的聚焦性和強度。

取值：在研究中，d? 的取值包括：10 mm、25 mm、40 mm、55 mm、70 mm。

總結關系：

每個電極布局（montage）由一對 (d?, d?) 值確定。

共有 5 × 5 = 25 種不同的電極布局組合。

通過比較不同 (d?, d?) 組合下的電場強度（EF intensity）和聚焦性（focality），研究者找出對特定脊髓節段（如 C5、T7、L3）最優的電極放置方案。

意義：

d? 對電場強度影響更大：較小的 d? 導致電場強度較低，較大的 d?（如 ≥40 mm）能顯著提高目標區域的電場覆蓋和強度。

d? 影響電場分布和聚焦性：較小的 d? 和 d? 組合能提供更好的聚焦性，即電場更集中在目標區域。

個體差異顯著：不同人體模型（如 Duke 男性和 Ella 女性）對同一 (d?, d?) 的響應不同，說明個性化電極布局的重要性。

最優Montage配置（圖4）：

研究測試了25種Montage（d1: 10–54 mm,d2: 10–70 mm），通過仿真比較電場強度與聚焦性。

結果總結：

C5：最優Montage為 (d1,d2)=(21–43mm,55–70mm)

T7：最優為 (10mm,40mm)

L3：最優為 (10mm,70mm)

聚焦性（Focality） 最高時，Montage通常靠近目標區域（d1 和d2 較小），如T7段聚焦性可達430%（Duke模型）。

圖4 Ella模型C5節段在不同蒙太奇下的TI電場分布示例

內容總結：圖4以女性Ella模型的C5節段為例，展示了使用不同d?和d?蒙太奇時，在脊髓內部 induced 的電場分布云圖。可以直觀地看到，當d?太小時，電場強度弱；當d? ≥ 40mm時，目標區域的電場覆蓋和強度顯著增加。

分析：圖4提供了定性的視覺證據，支持了后續定量分析的結論。它讓讀者能直接“看到”電極距離如何影響電場的穿透深度和集中程度，強調了d?（電極對的垂直距離）對于在深部脊髓中形成有效電場至關重要。

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臨床研究方法與結果（仿真研究）

研究方法：

使用 Sim4Life 軟件進行有限元電場仿真。

采用兩名志愿者（Duke 男性和 Ella 女性）的高分辨率人體模型。

評估 25 種 montage 配置（d1: 10–54 mm，d2: 10–70 mm）。

評估指標：

目標區域平均電場強度（V/m）

聚焦性（Focality）：目標區域電場與整個節段電場的比值（%）

研究結果：

電場強度（圖5）：

最佳 montage 因節段和性別而異：

Duke（男）：C5: (32/43, 70), T7: (10, 40), L3: (10, 70)

Ella（女）：C5: (21, 55), T7: (10, 40), L3: (10, 70)

Ella 模型的電場強度普遍高于 Duke，提示個體解剖差異影響顯著。

圖5 不同蒙太奇下各靶點的TI誘導電場強度

關鍵發現1（強度）：確認了d?過小會導致電場強度不足。并給出了最優蒙太奇：

C5: Duke-(32/43,70), Ella-(21,55)

T7: (10,40) （兩個模型相同）

L3: (10,70) （兩個模型相同）

關鍵發現2（個體差異）： 直接對比兩模型，Ella模型的電場強度普遍高于Duke模型（C5高54.5%，T7高29.7%，L3高31.3%），強有力地證明了個體解剖差異對刺激效果的巨大影響，凸顯了個性化參數設定的必要性。

聚焦性（圖6）：

最佳聚焦性通常出現在d1 和d2 較小時（如 10 mm）。

T7 節段聚焦性最高（>400%），因其脊髓節段較長，電場更易集中。

d2 增大通常導致聚焦性下降，但d1 增大時聚焦性變化復雜（U型或倒U型）。

圖6 不同蒙太奇下各靶點的TI誘導電場聚焦性

關鍵發現1（聚焦性）： 聚焦性最好的蒙太奇通常是d?和d?都較小的配置（如 (10,10)），因為電場更集中于電極之間。T7節段的聚焦性最高（>400%），是因為胸椎脊髓節段較長，分母（整個胸髓的平均場強）相對較小，使得比值增大。

關鍵發現2（參數規律）：

固定d?，聚焦性隨d?增大而降低（電場更分散）。

固定d?，聚焦性隨d?的變化趨勢復雜（如U形、倒U形），取決于具體的靶點節段和模型。

工程權衡：圖6與圖4結合揭示了一個重要權衡（Trade-off）：高強度和高聚焦性往往難以兩全。高強度需要更大的d?，而高聚焦性需要更小的d?。臨床應用中需根據治療目標（需廣泛激活還是精準刺激）來優化參數

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總結

TI-tSCS 是一種非侵入性、深部、聚焦的脊髓刺激新技術，適用于SCI康復。

通過計算建模可優化電極布置（montage）和刺激參數，實現個性化治療。

個體解剖差異顯著影響電場分布，強調個性化參數設計的必要性。

目前仍處于仿真研究階段，需進一步開展臨床試驗驗證其安全性與有效性。

未來可結合實時成像與反饋系統，實現動態調整刺激參數，提升康復效果。

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回映產品

產品1：手持式經皮脊髓神經電刺激(tSCS)

本設備采用經皮脊髓電刺激（transcutaneous Spinal Cord Stimulation, tSCS）技術，是一種基于生物電調控原理的非侵入性神經調控系統。其核心技術特征為：通過高頻載波信號的低頻脈沖幅度調制（Pulse Amplitude Modulation, PAM），在保證刺激深度的同時顯著降低皮膚阻抗帶來的不適感。刺激電流經體表電極耦合至目標脊髓節段，可選擇性激活脊髓后柱神經通路及中間神經元網絡。

從臨床應用維度，本系統具有多節段調控能力：頸段tSCS通過調節頸膨大（C5-T1）神經環路，可有效改善中樞性上肢運動功能障礙；腰骶段tSCS作用于腰膨大（L1-S2）神經中樞，能促進下肢運動功能重建（包括直立位平衡及步態訓練），同時通過門控機制實現疼痛調控。現有循證醫學證據支持其在慢性脊髓損傷康復、神經源性膀胱管理及急性痛癥干預等領域的輔助治療價值。

回映經皮脊髓電刺激tSCS設備示意圖

產品2：48通道8腦區同步高精度經顱電刺激設備

回映電子科技院線級多腦區高精度經顱電刺激設備(MXN-48)是一款可8腦區/8人同步干預的高精度經顱電刺激實驗平臺。其已突破了Soterix對該技術的壟斷(Soterix產品Soterix MXN-33 高精度經顱電刺激系統其之前是市面上唯一款可對不同腦區進行同步精確干預的設備)回映高精度經顱電刺激產品M×N-48其具有48個獨立輸出通道，每個通道的波形，強度等參數都可以獨立設置，可以實現對8個不同腦區的同步干預，不同腦區的相位同步性<0.1°，大大增強了tES的神經調控效果。回映高精度經顱電刺激設備提供了兩種不同的操作模式以供研究者選擇——基礎模式和自由模式。基礎模式使用更加方便，設定簡單；自由模式則允許導入自定義電流波形，功能更加強大。

回映自研 48通道8腦區同步高精度經顱電刺激設備
適用范圍：康復醫學：運動功能障礙、語言障礙、認知障礙、吞咽障礙、意識障礙、上肢肌張力障礙、卒中后抑郁、卒中后疼痛等精神病學：抑郁癥、焦慮癥、強迫癥、物質成癮、創傷后應激障礙﹑精神分裂癥等兒童康復：腦癱、運動功能障礙、注意缺陷多動障礙、孤獨癥、閱讀障礙、語言發育遲緩等神經病學：睡眠障礙、耳鳴、慢性疼痛、帕金森病、纖維肌痛、慢性疼痛(脊髓損傷下肢)、阿爾茨海默病、單側忽略﹑偏頭痛、神經性疼痛等腦科學研究：記憶、學習、言語等

產品3：手持式高精度經顱電刺激HD-tES設備

回映便攜式高精度經顱電刺激儀(HD-tES)創新地采用type-C轉生物電極的設計使得產品能夠非常便捷地被使用。回映便攜式高精度經顱電刺激儀(HD-tES)通過多電極配置(1個中心電極和4個返回電極)實現高精度電流聚焦,精準刺激目標腦區。其核心優勢在于通過縮小電極尺寸(直徑12mm的環形電極)和增加電極數量,顯著提升刺激的聚焦性和精準性。
回映HD-tES支持多模式刺激,覆蓋多場景需求：HD-tDCS模式：調節皮層興奮性,適用于中風康復、抑郁癥干預等。HD-tACS模式：精準鎖定腦電頻段(如β-γ頻段改善強迫癥,4Hz增強工作記憶)適配認知障礙治療等。HD-tRNS模式：HD-tRNS 對顯式和隱式計時任務的影響不同,用于研究大腦的計時機制和時間處理能力等。

回映便攜式HD-TES設備示意圖

回映自研type-C轉生物電極示意圖
適用范圍:神經系統疾病治療，意識障礙和認知功能調節，康復治療，運動和認知功能恢復。產品4：便攜式經顱強交流電刺激儀(Hi-tACS)
該設備采用非侵入性的10-30mA刺激電流直接刺激大腦區域，進而刺激大腦深部的神經核團、改變神經遞質水平，影響腦電節律、改善腦區間的聯絡，從而增強腦功能，治愈疾病。

回映便攜式經顱強交流電刺激儀設備示意圖