GaN微型显示器可以彻底改变神经外科手术

一种基于在 Qromis 的 QST 基板上生长的氮化镓的新设备已被设计出来，旨在为神经外科医生提供关键的术中数据，以改善决策。这种先进的薄膜将电极网格与发光二极管 (LED) 结合在一起，以在手术过程中实时显示和跟踪大脑活动。这对于确保安全切除肿瘤和癫痫组织等脑部缺陷非常重要。

柔性微显示器

术中脑部映射仍然是神经外科的一个关键挑战。当前的技术通常需要单独的团队和设备，限制了功能性脑区的实时可视化。这需要使用较大的切除边缘，可能会牺牲健康组织并损害患者的治疗效果。

本研究提出了一种旨在解决这些局限性的新型微型显示器。该设备由一个薄膜组成，薄膜内含有铂纳米棒电极网格 (PtNRGrid)，用于高分辨率神经活动记录，并配有用于实时可视化的 GaN LED 阵列。

与现有方法相比，微显示器有几个主要优势：

· 提高精度：神经活动的实时可视化可以更精确地定位手术干预，最大限度地减少对健康组织的损害。

· 详细的功能映射：PtNRGrid 的高分辨率记录功能使外科医生能够区分关键和非关键大脑区域，从而可能减少对大切除边缘的需求。

· 癫痫管理：该设备不仅可以跟踪正在进行的活动，还可以识别癫痫发作的开始和蔓延，从而促进有针对性的干预策略。

潜在益处

微型显示器对于改善各种脑外科手术的患者治疗效果具有重要意义：

· 降低手术风险：提高映射精度可最大限度地降低损害健康组织的风险，从而可能缩短恢复时间并减少并发症。

· 改善手术结果：通过提供更清晰的大脑功能图像，微型显示器可以带来更多的手术成功率并提高患者的生活质量。

· 先进的癫痫治疗：准确定位癫痫发作的来源可以带来更有效的治疗选择，并有可能实现癫痫发作的控制。

技术进步

微型显示器的开发标志着技术的重大进步。它采用了以出色的亮度和效率而闻名的 GaN LED，与传统选项相比，可减少热量产生和潜在的组织损伤。该设备还采用 PtNRGrid 技术，可实现高分辨率神经活动记录。其灵活的设计使其能够贴合大脑的复杂表面，使其适用于各种外科手术应用。这些创新的结合有望为医疗技术带来重大好处。

Dayeh 和他的团队率先采用了一种技术，利用 GaN 制造出高效 LED，这种 LED 可以保持低温，对脑组织安全。他们在平坦的 Qromis 基板上培育这种材料，从而将 LED 嵌入柔性薄膜中，制成可弯曲的显示面板。然后使用喷墨打印技术涂抹量子点墨水，将 LED 蓝光转换成各种颜色，有助于更丰富地可视化神经活动。

Qromis 首席技术官兼联合创始人 Vlad Odnoblyudov 在接受 Power Electronics News 采访时强调了这项技术的重要性。

“作为 QROMIS，我们非常高兴能够利用我们的高性能、照明级和可扩展的 GaN-on-QST® LED 外延晶片为开创性的颅内脑电图 (iEEG) 微型显示器技术做出贡献，这些晶片具有氮化铟镓 (InGaN) 量子阱，可作为在此类晶片上制造低成本 μLED 阵列的基础。我们一直与加州大学圣地亚哥分校的 Shadi Dayeh 教授及其团队密切合作，共同开发这项突破性技术。我们坚信，iEEG 微型显示器有潜力改善脑活动映射，以用于基础神经科学以及神经外科实践，”Odnoblyudov 说道。

他补充道：“这项尖端研究的成功结果再次验证了(1)性能规模、(2)应用规模和(3)基于 GaN 的功率/射频电子、μLED/高级显示器和其他新兴应用在 CMOS 工厂友好型、低成本和可扩展的 QST® 衬底制造平台上的规模经济，即通过 QST® 释放 GaN 的全部潜力。由于我们与 Dayeh 教授完全一致，这不是我们第一次也不会是最后一次与加州大学圣地亚哥分校团队以及我们在 QST® 平台上的其他行业/学术合作伙伴一起开展开创性的工作。”

这些基于 GaN 的微型 LED 比有机 LED 更亮、更节能，即使在强烈的手术照明下也具有出色的可视性。这些微型显示器薄至数十微米，可通过多个通道高速捕捉大脑活动，并在手术过程中实时显示。该设备包含多达 2,048 个 LED，包括采集电子设备和软件，可直接从其表面分析大脑活动。

未来方向

目前正在进行研究以进一步增强微显示器的功能：

· 更高分辨率的显示器：LED 密度更高的微型显示器的开发正在进行中，可以提供更细粒度的大脑映射。

· 可折叠设计：人们正在探索制造可折叠微型显示器，以便外科医生在一个区域进行手术的同时监测另一个区域。

· 最小的电气干扰：研究团队正在解决 LED 和记录电极之间的电气干扰这一小问题。

柔性微型显示器是脑外科手术的革命性工具。通过提供神经活动的实时可视化，该设备有可能显著提高手术精度和患者治疗效果。进一步的研究和开发有望使这项变革性技术取得更大进步。