從實驗室到臨床：SERF原子磁強計如何推動心腦疾病精確診斷？
2025年06月03日
原子磁強計是一類通過光抽運實現堿金屬原子自旋極化,進而檢測其拉莫爾進動實現弱磁場精密測量的儀器。近20多年來,隨著磁、光與原子自旋操控技術的發展,在傳統的光泵磁強計基礎上發展而來的以非線性磁光旋轉磁強計(NonlinearMagnetoOpticalRotation,NMOR)、相干布居囚禁磁強計 (Coherent Population Trapping,CPT) 、無自旋交換弛豫磁強計(Spin-ExchangeRelaxationFree,SERF)為代表的各類新型原子磁強計涌現并快速發展,在磁異常探測、地磁繪測、空間磁探測、醫學影像和前沿物理研究學等領域得到廣泛應用。
原子磁強計技術演進
原子磁強計的發展經歷了多個技術突破。早期的光泵磁強計通過光學方法探測原子自旋狀態，而近年來，SERF磁強計因其超高靈敏度成為當前最具前景的技術方向。在高溫、高原子密度（>1013/cm3）及極弱磁場（nT量級）環境下，SERF機制可顯著抑制自旋交換弛豫，使磁場測量靈敏度達到亞飛特斯拉級（fT/√Hz），為目前最精密的磁場探測手段之一。
SERF磁強計在生物醫學檢測中的應用
人體心臟和大腦活動會產生極其微弱的生物磁場（約pT-fT量級），傳統檢測技術面臨諸多限制，而SERF磁強計的出現為無創精確的醫學診斷提供了新可能。
生物醫學應用場景
SEEF原子磁強計主要應用于心磁圖(Magnetocardiogram,MCG)和腦磁圖 (Magnetoencephalography,MEG)的醫學成像技術,利用磁強計探測心動周期中心臟電活動產生的微小磁場變化來可視化心肌活動,以及探測大腦神經元電活動所產生的極弱磁場來反映腦部神經活動,揭示人體心腦疾病的極弱磁場信號變化規律,對于心腦科學前沿研究和早期診斷的醫學研究領域具有重要的意義。
與傳統SQUID技術對比
超導量子干涉儀（SQUID）曾是MCG/MEG的主流設備，但其依賴液氦冷卻，成本高昂且體積龐大。相比之下，SERF磁強計具有顯著優勢：
- 室溫工作：無需低溫系統，降低運行成本
- 高靈敏度：可探測fT級磁場，靈敏度卓越
- 便攜性與兼容性：更適用于臨床環境，尤其適合兒童、孕婦等特殊人群
零磁裝備重慶醫療裝備展實機檢測場景
技術轉化與臨床應用現狀
目前通過各方政府與組織機構的積極推動，搭載國器傳感SERF原子磁強計的新一代MCG、MEG系統已落地全國各大醫院投入檢測。
國器傳感64通道SERF陣列式傳感系統
搭載國器傳感SERF傳感器的MCG\MEG
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SERF技術的發展，為極弱磁場測量開辟了新的可能性。其在生物醫學領域的成功應用，不僅推動了心腦疾病診斷的進步，也為未來無創、高精確度檢測技術的發展奠定了基礎。隨著研究的深入，這一技術將在精準醫療、基礎科研乃至國防安全等領域發揮更廣泛的作用。
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