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我国非侵入式脑机接口,临床落地进展

今年以来,脑机接口领域重磅消息层出不穷,政策与研究进展起飞。北京、上海、四川等地先后发布了脑机接口发展行动计划,在国家医保局的指导下,湖北、浙江医保局相继公布脑机接口医疗服务价格表。

虽然从资本市场看,侵入式脑机接口企业拿走了全球BCI领域的大部分融资,但显而易见的是非侵入式脑机接口企业能够覆盖更广人群。据统计,当前脑机接口的信号采集技术主要集中在三大方向:无创无植入技术占比85.87%、有创植入技术9.08%、微创/半侵入技术4.86%,这三类技术总计占比99.81%。

其实当人们为侵入式脑机接口的成功进展大肆喝彩时,非侵入式脑机接口的推广和应用同样在进行,只是因其技术相对温和或者企业本身比较低调,非侵入式脑机接口技术取得的进展不像侵入式那么受到媒体的追捧。

另外,与侵入式脑机接口目前大多在前瞻性临床试验阶段不同的是,非侵入式脑机接口的临床进展要更进一步。据了解,在目前全国已有多家医院开展非侵入式脑机接口临床工作,有的甚至已经设置脑机接口门诊。

复旦大学附属华山医院康复医学科,是国内最早将脑机接口技术应用到临床实践的团队之一。近年来,该团队立足于将传统的康复治疗与注射治疗、神经调控、脑机接口等新技术、新手段相结合,推动康复医学向着更精细化、个性化、智能化的方向发展。

其中,一款无创脑机接口外骨骼机器人受患者欢迎。此前,患者借助外骨骼机器人做康复练习的时候需要康复治疗师的辅助,但融入脑机接口技术以后,患者自己就能操控机器人,只要有了“运动想象”,机器就能带着他动起来。

2023年,全球首款脑控智能上下肢康复机器人在国内开始了临床试用。设备形似动感单车,患者只需戴上脑电帽,设定训练模式,在脑海中想象奔跑或骑车动作,设备便会自动启动,开展上下肢康复训练。上市至今,已经落地全国百余家三甲医院,为医疗康复行业注入了新活力。

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同年,著名的天津大学脑机交互与人机共融海河实验室揭牌成立,并于此后在脑机交互领域构建了全链条自主知识产权体系,拥有国际最大的脑机交互技术专利池

其研发的“神工-灵犀指”,通过非侵入式脑机接口技术,采集患者的脑电波,可以让患者用意念控制这根“第六指”,并配合人手完成辅助抓握等精细任务;此外,针对偏瘫患者的康复治疗,天大研究团队还开发了“神工”系列机器人,包括面向上肢康复的“神机”和面向下肢康复的“神甲”。

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去年,江苏省人民医院康复医学中心脑功能实验室,利用无创非侵入式设备帮助脑出血患者用“机械手”实现了由大脑控制的“意念”喝水。

戴上脑电帽可以精准捕捉患者的大脑信号并识别运动意图,同时在运动过程中采集手臂的高密度肌电信号验证运动想象的有效性,通过闭环反馈实现精准的主动康复训练,“机械手”经驱动实现抓握水杯、手指三指捏、对捏纸张等精细活动。

经过长期的训练,患者有望实现自主穿衣、洗脸、甚至吃饭。

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今年5月,江苏博而雅科技有限公司先后与江苏省人民医院、东南大学附属中大医院神经外科、南京脑科医院康复科签订临床试验合同/试用合同,推进脑机接口认知神经系统疾病一体化解决方案由科研向应用成果转化。

各方将充分发挥各自优势,通过对该公司脑机交互系统的临床试验和试用,覆盖认知障碍全周期管理,从早期筛查、风险预警、中期干预到后期康复,形成完整临床路径,进一步验证脑机接口认知神经系统疾病一体化解决方案的有效性和安全性,为后续的广泛应用奠定坚实基础。

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6月5日,华中科技大学同济医学院附属同济医院正式启用华中地区首个脑机接口门诊。

经过初步评估,及神经系统体格检查、神经心理学与行为学评分后,带上“脑电帽”进行无创脑信号采集。特别的是,脑机接口门诊采用的脑电帽有两套信号采集系统,一个是电信号,有32个通道,覆盖头部主要区域,记录神经元的电活动;另一个是近红外信号采集系统,有90个通道,可以穿透头皮和颅骨,测量脑部血液中的氧合血红蛋白,间接反映出受试者的神经活动。把这两种信号结合,可以解决普通脑电帽采集信号来源单一、定位不准等弊端,将准确率提升至75%。

这些采集到的信号会在人工智能算法和人工复核的双重解读后,给后续治疗建议。

脑机接口的技术成熟度不断提升,已成为世界各国培育经济发展的新动能和打造竞争新优势的未来产业,脑机接口技术正成为康复领域当之无愧的“宠儿”,引领智能康复进入一个前所未有的发展阶段。

中国在脑机接口领域的研究起步较晚,但发展迅速,特别是在非侵入式方面进展显著。统计显示,当前我国脑机接口产业中大部分企业布局的还是非侵入技术,在康复治疗领域的研究成果也是以非侵入式为主,尤其在运动功能恢复、神经重塑及卒中后康复等方面展现出广阔前景,广泛的需求进一步促进推动脑机接口科技成果转化,加速形成新质生产力,不断完成后续对患者康复训练的探索,为显著提升患者生存质量贡献力量。

通过精准捕捉并解析大脑信号,非侵入式脑机接口技术能够实时响应患者的康复需求,为患者提供个性化的智能康复方案,这不仅极大地提高了康复效率,更使得康复过程更加人性化、智能化,加上具有非侵入性、高安全性的特点,使其临床应用日益广泛。

目前国内获批的非侵入式脑机接口产品基本都是二类医疗器械,并且与AI辅助诊断产品类似,这类产品的适应症往往以辅助治疗为目的。

对比侵入式技术,当前非侵入式的无创脑机在信号精度和实时性上仍略逊一筹,但随着硬件、算法和神经科学的进步,其性能有望逐步缩小与侵入式技术的差距,甚至开辟独特优势,如长期稳定性、社会接受度等。

侵入式和非侵入式技术在医疗领域各有独特的应用方向,针对不同的疾病和功能障碍提供解决方案,两种技术路径并非替代关系,而是互补共存。侵入式深耕高精度医疗应用,而非侵入式则推动大众化普及,在智能康复时代与其他先进科技深度融合,如外骨骼机器人、人工智能系统等,共同构建一个全方位、多层次的康复生态系统,最终推动人机融合进入新纪元。