作者：许彦君发布时间：2026-06-18 05:44:14 点击数：88880

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本月官方披露行业最新报告一针注射，体外控波，科学家研发新型无线神经刺激器重塑疼痛管理，很高兴为您解答这个问题，让我来帮您详细说明一下:官方服务专线，支持多品牌报修

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售后服务上门服务电话，智能分配单据：一针注射，体外控波，科学家研发新型无线神经刺激器重塑疼痛管理

本文是专业学术论文解读，不做医疗建议。

全球约 20% 的成年人受到慢性疼痛的困扰，持续不断的疼痛大幅降低患者的生活质量，严重时甚至致残。对于药物难以控制的顽固性疼痛，将电极植入体内，通过电信号调控神经活动是一种有效的非药物干预手段。

当前，精准的深部刺激设备体积较大，需要借助有创手术植入；体外或微创方案又往往变成“隔靴搔痒”，效果不够理想。

为解决这一难题，6 月 12 日，纽约大学阿布扎比分校（NYU Abu Dhabi）联合阿布扎比克利夫兰医学中心（Cleveland Clinic Abu Dhabi）在《科学进展》（Science Advances）发文，提出一种新的解决方案：一款名为 SEED 的可注射无线神经刺激器。在大鼠实验中，该装置通过体外无线调节，实现了对坐骨神经的精准刺激。

图 | SEED 示意图（来源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

外周神经刺激设备的两难困境

慢性疼痛（持续或反复发作超过 3 个月的疼痛）是全球高发健康问题，常见类型包括慢性腰背痛、慢性颈痛、慢性头痛、坐骨神经痛以及癌症相关疼痛。

按病理机制，慢性疼痛主要分三类，第一类是组织存在实际损伤或炎症，从而激活外周神经末梢的痛觉感受器产生的疼痛；第二类是神经病理性疼痛，源于神经系统本身的损伤或功能异常。第三类是伤害可塑性疼痛，由于缺乏明确组织损伤与神经系统病变，目前认为其原因可能在于中枢敏化：脊髓和大脑中的疼痛处理回路过度兴奋。

外周神经刺激（PNS）器可在受损神经通路上施加精确电脉冲，以此干扰异常疼痛信号传导，调节运动通路活动。这类技术适用于有明确外周神经通路参与的疼痛，包括神经病理性疼痛和部分由特定神经支配的伤害感受性疼痛，可被用于慢性疼痛管理、运动功能恢复以及系统性生理调控等领域。

临床上应用的外周神经刺激器主要有两类。第一类是体外经皮电刺激（TENS）。这类设备无创、便携，但电流从体表进入后，必须穿过皮肤、脂肪等组织，信号强度大幅衰减。若通过强电流刺激深部神经，则会引起难以耐受的肌肉收缩和皮肤刺痛。

第二类是全植入式神经刺激器。这类设备能提供精准的深部刺激，但需要借助侵入性的外科手段。手术通常在全麻状态下进行，在目标神经附近放置导线电极，并在体内另一位置植入脉冲发生器和电池包。以脊髓电刺激器设备为例，导线移位、化脓血肿等相关并发症发生率总体约为 30%~40%，一旦设备故障或电池耗尽，患者就必须再次接受手术。

SEED：一个极简架构的无源可注射刺激器

无创手段难以抵达深部神经，有创手段的代价太高。为破解这一“程序侵入性与刺激精准度之间的根本性权衡”，纽约大学阿布扎比分校生物工程助理教授哈利勒·拉马迪（Khalil Ramadi）带领团队，开发出了 SEED（Stimulating Electrode for Electroceutical Delivery，直译为“用于电子药物递送的刺激电极”）系统。

SEED 是一个直径为 1.4 毫米，长度约 9 毫米的圆柱体装置，整体尺寸与用于宠物识别的 RFID 微芯片相近，可装入标准 14 号皮下注射针头的管腔，经皮注射至靶神经附近，无需切开皮肤。

图 | 尺寸及结构设计（来源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

整个装置不含电池和有源集成电路，内部由三个基本组件构成：一个缠绕在高磁导率铁氧体芯上的螺线管接收线圈，用于从体外的无线发射器捕获磁场能量；一个调谐电容，与接收线圈形成并联谐振回路，最大化磁通量耦合效率；以及一个红色微型发光二极管（μLED），既作为装置激活状态的视觉指示器，也在电路中承担整流功能，将接收到的交流信号转化为可用于神经刺激的电流。

SEED 的神经接触界面由两根铂铱（Pt-Ir）电极丝以双螺旋形缠绕在装置表面。装置外壳由微立体光刻 3D 打印制成，表面设有引导电极缠绕的微沟槽。

所有信号生成和调控功能均在体外进行，体内装置无需参与任何主动计算或存储：体外发射器产生 65 kHz 的正弦载波信号，通过低频幅度调制（AM）将刺激波形编码至信号中。SEED 被动接收并整流这一信号，在电极处生成刺激电流，刺激的频率、脉冲宽度和幅度由体外信号实时决定。

功能性验证

针头注射后，装置的朝向和旋转角度随机且无法二次调整。因此，如果电极的刺激电场具有强方向性，一旦装置旋转到“背对”神经的位置，刺激效果就会大幅下降甚至失效。

为解决这一问题，研究团队进行了一项电极几何优化研究。他们在一个基于真实女性前臂解剖结构的计算模型中，模拟了五种不同电极形态的电场分布。

图 | 五种构型的仿真实验（来源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

仿真结果显示，双螺旋构型沿神经轴向的纵向电场强度显著优于其他四种构型，原因在于，双螺旋结构的电极沿装置全表面三维分布，无论 SEED 以何种角度落位，其朝向神经的一侧始终有电极存在。此外，双螺旋构型在径向（即朝向周围非靶组织的方向）的电场衰减速度更快，可在维持有效刺激强度的同时，不对周围组织产生过多损伤。

植入后的 SEED 会随呼吸、肌肉收缩和关节运动发生微小的位移和倾斜，因此，容错性对可注射装置的实际使用至关重要。体外发射器的低频电磁场为 SEED 持续供能，与射频或超声方案相比，该方案对发射端与接收端的角度偏差和位置偏移有更高容忍度。

台架和离体测试确认了 SEED 的电学参数可由体外信号独立编程，且在生物组织环境中保持稳定。

在琼脂糖凝胶仿组织和鸡腿组织模型中，SEED 通过 14 号弯曲针头无阻力完成反复注射和释放。医生可在注射中通过超声和μCT 实时追踪针头和装置的位置。此外，装置在琼脂糖仿组织中持续工作了 60 天，封装完整性和电学连续性均未出现退化。

大鼠活体实验是最关键的功能验证。研究人员使用注射器将 SEED 经皮注射到麻醉大鼠的后肢靠近坐骨神经的区域。注射完成后，体外发射器开启，SEED 内置的 μLED 透过大鼠皮肤闪烁红光。

随后进行的功能性神经调控测试中，研究人员将调制频率分别设定为 1 Hz 和 2 Hz，肢体随即产生与刺激频率精确同步的抽动反应，高速摄像机记录显示，腿部运动的位移轨迹与刺激波形严格对齐。在体外将发射功率调低时，抽动频率不变，位移幅度相应减小，证实了体外调节刺激强度的可行性。

图 | 大鼠实验（来源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

落地之前，SEED 还要过几重难关

近年来，已有一些小型化无线神经刺激设备的尝试取得进展。在已获美国食品药品监督管理局（FDA）批准的临床华体汇电竞-华体汇(中国)中，Neuspera 神经刺激系统使用直径 2.33 毫米的刺激器胶囊，总植入长度为 5.1 厘米；StimRouter 系统的植入导线直径 1.2 毫米，长度约 15 厘米，尺寸依然偏大。

在学界，加州大学伯克利分校开发的 StimDust 是体积最小的同类装置之一，体积仅约 1.7~6.5mm?，超声供电方案的能量转化高达 82%，但对发射端与植入物之间的对齐精度要求较高。

与这些设备不同，SEED 仅需经皮注射，所有调控环节在都体外完成，65 kHz 的低频电感耦合方案对植入精度要求较低。未来，如果多个 SEED 由同一体外发射器驱动，就有可能在不同神经靶点部署多个刺激节点，形成分布式的神经调控网络。

然而，效率是这一方案的短板。研究显示，SEED 无线链路在多个工作点下的功率传输效率仅为 3.7%~5.2%，这对可穿戴化华体汇电竞-华体汇(中国)形态的电池续航和散热提出了较高要求。

此外，电荷平衡问题是 SEED 系统的关键安全限制。μLED 的二极管特性，使电极处的波形近似于半波整流后的正弦信号，电荷只流入，不流出。

电流通过金属电极单向进入生物组织时，电极表面会发生电化学反应。这种反应在急性短期实验中不明显，但在长期或慢性治疗中，如果电荷不回收，反应就会持续累积，损伤电极和周围组织。研究者表示，未来可引入被动电荷平衡网络或优化电极工程设计解决这一问题。

作为 SEED 的基础理论来源，生物电子医学的核心理念是用精准递送的电信号，替代或辅助传统药物治疗。慢性疼痛的高发病率、人口老龄化和减少阿片类药物依赖的需求，共同推动生物电子疗法的市场规模不断扩张，这为新技术的发展留足了空间。

SEED 若想在其中分一杯羹，必须先解决电荷平衡、长期生物相容性、可穿戴发射器小型化等核心工程问题，再通过疗效与安全性验证、人体临床试验和监管审批等层层考验。

参考内容：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg1437

本文是专业学术论文解读，不做医疗建议。

运营/排版：何晨龙

注：封面/首图由 AI 辅助生成

本周官方渠道披露行业新动向一针注射，体外控波，科学家研发新型无线神经刺激器重塑疼痛管理

本文是专业学术论文解读，不做医疗建议。

全球约 20% 的成年人受到慢性疼痛的困扰，持续不断的疼痛大幅降低患者的生活质量，严重时甚至致残。对于药物难以控制的顽固性疼痛，将电极植入体内，通过电信号调控神经活动是一种有效的非药物干预手段。

当前，精准的深部刺激设备体积较大，需要借助有创手术植入；体外或微创方案又往往变成“隔靴搔痒”，效果不够理想。

为解决这一难题，6 月 12 日，纽约大学阿布扎比分校（NYU Abu Dhabi）联合阿布扎比克利夫兰医学中心（Cleveland Clinic Abu Dhabi）在《科学进展》（Science Advances）发文，提出一种新的解决方案：一款名为 SEED 的可注射无线神经刺激器。在大鼠实验中，该装置通过体外无线调节，实现了对坐骨神经的精准刺激。

图 | SEED 示意图（来源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

外周神经刺激设备的两难困境

慢性疼痛（持续或反复发作超过 3 个月的疼痛）是全球高发健康问题，常见类型包括慢性腰背痛、慢性颈痛、慢性头痛、坐骨神经痛以及癌症相关疼痛。

按病理机制，慢性疼痛主要分三类，第一类是组织存在实际损伤或炎症，从而激活外周神经末梢的痛觉感受器产生的疼痛；第二类是神经病理性疼痛，源于神经系统本身的损伤或功能异常。第三类是伤害可塑性疼痛，由于缺乏明确组织损伤与神经系统病变，目前认为其原因可能在于中枢敏化：脊髓和大脑中的疼痛处理回路过度兴奋。

外周神经刺激（PNS）器可在受损神经通路上施加精确电脉冲，以此干扰异常疼痛信号传导，调节运动通路活动。这类技术适用于有明确外周神经通路参与的疼痛，包括神经病理性疼痛和部分由特定神经支配的伤害感受性疼痛，可被用于慢性疼痛管理、运动功能恢复以及系统性生理调控等领域。

临床上应用的外周神经刺激器主要有两类。第一类是体外经皮电刺激（TENS）。这类设备无创、便携，但电流从体表进入后，必须穿过皮肤、脂肪等组织，信号强度大幅衰减。若通过强电流刺激深部神经，则会引起难以耐受的肌肉收缩和皮肤刺痛。

第二类是全植入式神经刺激器。这类设备能提供精准的深部刺激，但需要借助侵入性的外科手段。手术通常在全麻状态下进行，在目标神经附近放置导线电极，并在体内另一位置植入脉冲发生器和电池包。以脊髓电刺激器设备为例，导线移位、化脓血肿等相关并发症发生率总体约为 30%~40%，一旦设备故障或电池耗尽，患者就必须再次接受手术。

SEED：一个极简架构的无源可注射刺激器

无创手段难以抵达深部神经，有创手段的代价太高。为破解这一“程序侵入性与刺激精准度之间的根本性权衡”，纽约大学阿布扎比分校生物工程助理教授哈利勒·拉马迪（Khalil Ramadi）带领团队，开发出了 SEED（Stimulating Electrode for Electroceutical Delivery，直译为“用于电子药物递送的刺激电极”）系统。

SEED 是一个直径为 1.4 毫米，长度约 9 毫米的圆柱体装置，整体尺寸与用于宠物识别的 RFID 微芯片相近，可装入标准 14 号皮下注射针头的管腔，经皮注射至靶神经附近，无需切开皮肤。

图 | 尺寸及结构设计（来源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

整个装置不含电池和有源集成电路，内部由三个基本组件构成：一个缠绕在高磁导率铁氧体芯上的螺线管接收线圈，用于从体外的无线发射器捕获磁场能量；一个调谐电容，与接收线圈形成并联谐振回路，最大化磁通量耦合效率；以及一个红色微型发光二极管（μLED），既作为装置激活状态的视觉指示器，也在电路中承担整流功能，将接收到的交流信号转化为可用于神经刺激的电流。

SEED 的神经接触界面由两根铂铱（Pt-Ir）电极丝以双螺旋形缠绕在装置表面。装置外壳由微立体光刻 3D 打印制成，表面设有引导电极缠绕的微沟槽。

所有信号生成和调控功能均在体外进行，体内装置无需参与任何主动计算或存储：体外发射器产生 65 kHz 的正弦载波信号，通过低频幅度调制（AM）将刺激波形编码至信号中。SEED 被动接收并整流这一信号，在电极处生成刺激电流，刺激的频率、脉冲宽度和幅度由体外信号实时决定。

功能性验证

针头注射后，装置的朝向和旋转角度随机且无法二次调整。因此，如果电极的刺激电场具有强方向性，一旦装置旋转到“背对”神经的位置，刺激效果就会大幅下降甚至失效。

为解决这一问题，研究团队进行了一项电极几何优化研究。他们在一个基于真实女性前臂解剖结构的计算模型中，模拟了五种不同电极形态的电场分布。

图 | 五种构型的仿真实验（来源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

仿真结果显示，双螺旋构型沿神经轴向的纵向电场强度显著优于其他四种构型，原因在于，双螺旋结构的电极沿装置全表面三维分布，无论 SEED 以何种角度落位，其朝向神经的一侧始终有电极存在。此外，双螺旋构型在径向（即朝向周围非靶组织的方向）的电场衰减速度更快，可在维持有效刺激强度的同时，不对周围组织产生过多损伤。

植入后的 SEED 会随呼吸、肌肉收缩和关节运动发生微小的位移和倾斜，因此，容错性对可注射装置的实际使用至关重要。体外发射器的低频电磁场为 SEED 持续供能，与射频或超声方案相比，该方案对发射端与接收端的角度偏差和位置偏移有更高容忍度。

台架和离体测试确认了 SEED 的电学参数可由体外信号独立编程，且在生物组织环境中保持稳定。

在琼脂糖凝胶仿组织和鸡腿组织模型中，SEED 通过 14 号弯曲针头无阻力完成反复注射和释放。医生可在注射中通过超声和μCT 实时追踪针头和装置的位置。此外，装置在琼脂糖仿组织中持续工作了 60 天，封装完整性和电学连续性均未出现退化。

大鼠活体实验是最关键的功能验证。研究人员使用注射器将 SEED 经皮注射到麻醉大鼠的后肢靠近坐骨神经的区域。注射完成后，体外发射器开启，SEED 内置的 μLED 透过大鼠皮肤闪烁红光。

随后进行的功能性神经调控测试中，研究人员将调制频率分别设定为 1 Hz 和 2 Hz，肢体随即产生与刺激频率精确同步的抽动反应，高速摄像机记录显示，腿部运动的位移轨迹与刺激波形严格对齐。在体外将发射功率调低时，抽动频率不变，位移幅度相应减小，证实了体外调节刺激强度的可行性。

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落地之前，SEED 还要过几重难关

近年来，已有一些小型化无线神经刺激设备的尝试取得进展。在已获美国食品药品监督管理局（FDA）批准的临床华体汇电竞-华体汇(中国)中，Neuspera 神经刺激系统使用直径 2.33 毫米的刺激器胶囊，总植入长度为 5.1 厘米；StimRouter 系统的植入导线直径 1.2 毫米，长度约 15 厘米，尺寸依然偏大。

在学界，加州大学伯克利分校开发的 StimDust 是体积最小的同类装置之一，体积仅约 1.7~6.5mm?，超声供电方案的能量转化高达 82%，但对发射端与植入物之间的对齐精度要求较高。

与这些设备不同，SEED 仅需经皮注射，所有调控环节在都体外完成，65 kHz 的低频电感耦合方案对植入精度要求较低。未来，如果多个 SEED 由同一体外发射器驱动，就有可能在不同神经靶点部署多个刺激节点，形成分布式的神经调控网络。

然而，效率是这一方案的短板。研究显示，SEED 无线链路在多个工作点下的功率传输效率仅为 3.7%~5.2%，这对可穿戴化华体汇电竞-华体汇(中国)形态的电池续航和散热提出了较高要求。

此外，电荷平衡问题是 SEED 系统的关键安全限制。μLED 的二极管特性，使电极处的波形近似于半波整流后的正弦信号，电荷只流入，不流出。

电流通过金属电极单向进入生物组织时，电极表面会发生电化学反应。这种反应在急性短期实验中不明显，但在长期或慢性治疗中，如果电荷不回收，反应就会持续累积，损伤电极和周围组织。研究者表示，未来可引入被动电荷平衡网络或优化电极工程设计解决这一问题。

作为 SEED 的基础理论来源，生物电子医学的核心理念是用精准递送的电信号，替代或辅助传统药物治疗。慢性疼痛的高发病率、人口老龄化和减少阿片类药物依赖的需求，共同推动生物电子疗法的市场规模不断扩张，这为新技术的发展留足了空间。

SEED 若想在其中分一杯羹，必须先解决电荷平衡、长期生物相容性、可穿戴发射器小型化等核心工程问题，再通过疗效与安全性验证、人体临床试验和监管审批等层层考验。

参考内容：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg1437

本文是专业学术论文解读，不做医疗建议。

运营/排版：何晨龙

注：封面/首图由 AI 辅助生成


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