我國(guó)首例介入式腦機(jī)接口用于輔助人體患肢運(yùn)動(dòng)功能修復(fù)的試驗(yàn)，近日由南開(kāi)大學(xué)團(tuán)隊(duì)牽頭完成。此次試驗(yàn)幫助一名偏癱患者恢復(fù)了部分運(yùn)動(dòng)功能。
我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)取得
介入式腦機(jī)接口新進(jìn)展
在天津的一家康復(fù)醫(yī)院，67歲的鄭先生不僅能拿起水杯喝水，還能在拐杖輔助下行走。鄭先生此前已經(jīng)腦梗過(guò)三次，第三次腦梗導(dǎo)致他偏癱臥床半年多。今年6月，他接受了介入式腦機(jī)接口輔助人體患肢運(yùn)動(dòng)功能修復(fù)的臨床試驗(yàn)，并進(jìn)行了三個(gè)月左右的康復(fù)訓(xùn)練，目前已恢復(fù)上下肢部分運(yùn)動(dòng)功能。
介入式腦機(jī)接口，是通過(guò)頸部血管微創(chuàng)手術(shù)的方式，沿著血管把搭載腦機(jī)電極的支架導(dǎo)入在相應(yīng)腦區(qū)的血管壁上，來(lái)采集腦電信號(hào)。
細(xì)小的網(wǎng)絲線圈就是導(dǎo)入血管的支架體，它使用的是鈦合金等生物相容性材料，比頭發(fā)絲還細(xì)小的腦機(jī)電極就固定在這個(gè)支架上。
專家介紹，電極是一個(gè)非常小的薄膜片，附著在支架電極交叉點(diǎn)上，這樣才能把相應(yīng)腦電信號(hào)有效引出。一方面要對(duì)人體無(wú)害，另一方面要能長(zhǎng)時(shí)間在血液中穩(wěn)定采集到相應(yīng)的腦電信號(hào)。
這一介入式方案融合了多項(xiàng)技術(shù)：
植入患者皮下的無(wú)線傳輸與供電設(shè)備實(shí)現(xiàn)腦電信號(hào)的無(wú)線通信傳輸；
智能算法和模型解碼患者的運(yùn)動(dòng)意圖；
同步的電刺激訓(xùn)練，促進(jìn)神經(jīng)突觸再生，提升運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)效率。
南開(kāi)大學(xué)醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)、天津市介入腦機(jī)與智能康復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任 段峰：讓患者的肢體重新再建立了一個(gè)體外的神經(jīng)通路，加速他的恢復(fù)。
目前，介入式腦機(jī)接口技術(shù)已啟動(dòng)多中心臨床試驗(yàn)，并被納入科技部《腦機(jī)接口研究倫理指引》，未來(lái)有望為腦卒中、截癱、漸凍癥等運(yùn)動(dòng)功能障礙患者提供全新的治療方式。
侵入式、半侵入式、非侵入式和介入式
據(jù)介紹，此前大家較為熟知的腦機(jī)接口的連接方式主要是侵入式、半侵入式和非侵入式。
侵入式腦機(jī)接口是將電極直接植入到大腦皮層中，可直接接觸到神經(jīng)元細(xì)胞，獲得更高質(zhì)量的腦電信號(hào)，但需要進(jìn)行開(kāi)顱手術(shù)，可能對(duì)受試者造成傷害。
半侵入式腦機(jī)接口是將電極植入顱腔，置于大腦皮層表面進(jìn)行腦電信號(hào)采集。
非侵入式腦機(jī)接口無(wú)需手術(shù)，通過(guò)腦電帽等外掛設(shè)備就可以直接在頭皮表面采集腦電信號(hào)，安全性相對(duì)更有保障，但由于腦電信號(hào)在體外采集，不如顱內(nèi)采集的信號(hào)準(zhǔn)確。
天津市腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任 倪廣健：非侵入非常安全，因?yàn)椴恍枰魏问中g(shù)。侵入式植入的位置不同，采集信號(hào)會(huì)更加清晰，但帶來(lái)一個(gè)潛在威脅，因?yàn)橹踩塍w內(nèi)，炎癥反應(yīng)、生物相容性方面會(huì)帶來(lái)一定的隱患。
介入式：通過(guò)微創(chuàng)從頸部靜脈血管介入
介入式腦機(jī)接口通過(guò)微創(chuàng)從頸部靜脈血管介入，無(wú)需開(kāi)顱即可提取顱內(nèi)腦電信號(hào)，信號(hào)識(shí)別的精度和穩(wěn)定性介于侵入式和非侵入式之間。
中國(guó)科學(xué)院院士、山東第一醫(yī)科大學(xué)校長(zhǎng) 陸林：介入式有它的優(yōu)勢(shì)，就是減少手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)如果有更多臨床經(jīng)驗(yàn)，做到定位更精準(zhǔn)、沒(méi)有長(zhǎng)期副作用，做到非?？煽康脑挘且粋€(gè)突破和進(jìn)步。
腦機(jī)接口正走向應(yīng)用
全產(chǎn)業(yè)鏈布局待加強(qiáng)
日前，工信部等七部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》，為這一前沿技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化繪制具體路徑。眼下，腦機(jī)接口的應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越豐富，正在加速?gòu)膶?shí)驗(yàn)室走向臨床應(yīng)用。
患者：手有力，靈活多了，走路也正常，跳舞都可以了。
新型“腦起搏器”助力帕金森患者癥狀改善
在深圳市第二人民醫(yī)院，32歲的帕金森病患者高女士前來(lái)復(fù)查。今年6月，高女士在醫(yī)院腦機(jī)接口中心完成了深圳首例基于新型“腦起搏器”的腦機(jī)接口手術(shù)。高女士是青年型帕金森病患者，已患病5年。
腦機(jī)接口技術(shù)中的腦深部電刺激療法，也被稱為“腦起搏器”，可以通過(guò)植入電極，刺激特定的深部腦功能區(qū)，阻斷病理性的腦環(huán)路，調(diào)節(jié)大腦神經(jīng)遞質(zhì)的分泌和神經(jīng)環(huán)路的活動(dòng)，從而達(dá)到控制患者癥狀和改善患者的運(yùn)動(dòng)功能、生活質(zhì)量的目的。
此次高女士植入的是一種新型“腦起搏器”，除了刺激功能，還具備藍(lán)牙可感知的功能，醫(yī)生可以讀取帕金森病患者特征性的腦電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的神經(jīng)調(diào)控。未來(lái)，這一技術(shù)還將進(jìn)一步應(yīng)用于治療癲癇、疼痛、精神病、癱瘓等神經(jīng)、精神疾病患者。
深圳市第二人民醫(yī)院功能神經(jīng)科及腦機(jī)接口臨床研究病房主任 蔡曉東：更進(jìn)一步針對(duì)性地、個(gè)體化地治療病人，這是非常有意義的。
非侵入式腦機(jī)接口助力醫(yī)生進(jìn)行聽(tīng)力檢測(cè)
天津腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室最新研發(fā)的一套聽(tīng)覺(jué)智能評(píng)估系統(tǒng)，融合了非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)。
在聽(tīng)覺(jué)刺激下，人的大腦皮層產(chǎn)生相應(yīng)的神經(jīng)電信號(hào)，醫(yī)生通過(guò)分析腦電帽提取的腦電信號(hào)，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出患者，尤其是嬰幼兒和老人的聽(tīng)力受損程度，以及在進(jìn)行人工耳蝸植入手術(shù)后聽(tīng)力功能的恢復(fù)情況。目前這一應(yīng)用正在天津市兒童醫(yī)院、北京兒童醫(yī)院等醫(yī)院進(jìn)行臨床測(cè)試。
天津市腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任 倪廣?。罕热缏?tīng)力正常的一歲的小孩，帶他去看病，他是回答不了大夫的問(wèn)題的，這個(gè)技術(shù)能隨時(shí)監(jiān)測(cè)他的聽(tīng)力活動(dòng)，真正讓患者享受到前沿科技帶來(lái)的福利和好處。
腦機(jī)接口前沿科技正加速接入民生領(lǐng)域。7月，國(guó)家醫(yī)保局新增了一批醫(yī)療新技術(shù)價(jià)格項(xiàng)目，其中就包括腦機(jī)接口的相關(guān)費(fèi)用，為腦機(jī)接口進(jìn)入臨床應(yīng)用和規(guī)范收費(fèi)提前準(zhǔn)備。8月，工業(yè)和信息化部等七部門(mén)發(fā)布文件，為腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展繪出路線圖。
專家指出，近年來(lái)腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，但技術(shù)落地應(yīng)用仍有瓶頸。比如，腦機(jī)接口核心器件、算法、系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用過(guò)程中的倫理規(guī)范等都有待進(jìn)一步制定和完善。此外，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)鏈仍處于初期發(fā)展階段，需要從全產(chǎn)業(yè)鏈角度進(jìn)行布局。
天津市腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任 倪廣?。赫嬲氚涯X機(jī)接口從實(shí)驗(yàn)室走到產(chǎn)業(yè)，其實(shí)需要全鏈條的覆蓋。比如說(shuō)，用什么樣的電極采集腦電信號(hào)；采集到信號(hào)，用什么樣的芯片去放大；信號(hào)如何進(jìn)行分類、如何進(jìn)行計(jì)算；如何集成為一個(gè)系統(tǒng)能夠應(yīng)用到的具體場(chǎng)景，這是全鏈條的工作。
(總臺(tái)記者 吳汶倩 姬強(qiáng) 朱平 于恩澤 楊博文)