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创科宇宙/国产脑脊接口技术取得惊人突破\梁颕宇

2025-03-18 05:02:17大公报
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  近日看到一则内地医院以脑脊接口技术,借着在大脑和脊髓里植入细小的电极,成功让下肢瘫痪病人恢复活动能力的新闻,实在非常鼓舞。投身医疗创投这么多年,所追求的就是能为一些过往被视为难治或不治的病症,寻找到解药或医疗方案。

  根据以往认知,脊髓损伤是不可修复的,因为正常人都是通过脊髓把大脑的运动指令传递到四肢,当脊髓因外伤或疾病中断,大脑发出的运动指令便无法传递到肢体,患者就可能面临终身瘫痪。如何使脊髓损伤致瘫患者恢复运动能力,一直是医学界的重大难题。直至近年,有研究证实脊髓硬膜外电刺激(Epidural Electrical Stimulation)可以重新启动神经肌肉活动,显著促进脊髓损伤后的运动康复,去年瑞士洛桑联邦理工学院团队更初步验证了脑脊接口实现脊髓损伤患者功能恢复的可能。

  更让人惊喜的是,复旦大学类脑智能科学与技术研究院于3月初公布,自今年1月起,在复旦大学附属中山医院、华山医院成功实施四宗“脑脊介面电极同步植入临床概念验证手术”,四名原被诊断为截瘫(下肢全部或部分丧失运动功能)的病人,在术后恢复腿部感知和活动能力。这是全国首批成功用于临床概念验证的微创脑脊介面手术,为脊髓损伤治疗带来重大突破。

  其中,首名参与临床概念验证手术的患者于1月8日,在中山医院进行了手术,把两颗直径仅1毫米左右的电极晶片植入体内,竟让他瘫了两年的双腿恢复了感知,手术后第1天,右腿肌肉能微颤;到第49天,已经可以在悬吊下实现独立使用助步器行走。这是全球首次通过微创“三合一”脑脊接口同步植入设备,将大脑信号解码、电刺激优化和神经通路重建三大技术整合,让患者在辅助工具支持下实现自主站立、迈步,初步证明了新一代脑脊接口方案的可行性,预计不久后可进入临床。

  脑脊接口技术,可以想像成一种“神经搭桥”,是透过手术分别在大脑和脊髓里植入很细小的电极晶片,这些电极晶片能捕捉大脑发出的信号。但通过智能演算法,把信号翻译成脊髓能懂的“语言”,再用电刺激的方式传递给脊髓,让大脑的指令绕过受损的神经,直接指令下肢活动,从而让瘫痪患者重新获得行走能力。

  与较为人知的脑机介面(Brain Computer Interface)相比,脑脊介面(Brain Spine Interface)虽然同样以大脑信号为核心,但运作原理和目标截然不同。脑机介面像是为大脑配备“外挂”,可以分侵入式和非侵入式,侵入式需动手术植入电极晶片,非侵入式用外挂仪器,专注于让患者通过大脑信号控制外部设备,如机械臂、打字键盘,甚至玩电子游戏的摇杆,可以绕过身体的限制,完成所想做的动作,但无法直接恢复患者自身的运动功能。

  脑脊介面不依赖外部设备,必须做侵入式手术植入电极晶片,通过神经信号直接启动患者自身的肌肉,目标是让患者可自主控制自己的双腿。侵入性手术最大缺点是安全风险比较高,在手术中和手术后可能引发感染、组织损伤、炎症反应等后果。技术的关键在于精准性与即时性,由于大脑的信号非常复杂,如何能准确地捕捉到代表不同运动意图的信号,本身已是一大挑战,还要做到即时传递,减少肢体与大脑不同步可能造成的意外,绝非一件容易的事。

  AI演算法大派用场

  近年来,随着人工智能、神经生物学、感测器等技术提升,脑机介面技术快速发展,为脑脊接口技术打下了基础,未来进一步发展不仅需要高精度的电极设备,更依赖于强大的人工智能(AI)演算法,当中要解决的不仅有科学问题,还有各种工程问题,涉及到材料、电池、信号传输等难题的解决。

  为了让这个中国原创技术的发展能提速,国家已着手健全脑机介面产品标准体系、完善检测能力。药监局早于去年9月,批准《采用脑机介面技术的医疗器械 术语及定义》和《采用脑机介面技术的医疗器械 具备闭环功能的植入式神经刺激器 感知与回应性能测试方法》两项医疗器械行业标准制订专案立项。这是一种前瞻性部署,待相关行业标准发布后,可提高产品审评审批的效率,助力新技术加快成果转化。

  据统计,中国现存脊髓损伤患者374万人,每年新增脊髓损伤患者约9万人。脑脊介面技术突破性进展背后,是中国科学家的坚持。更令人振奋的是,复旦大学团队还在患者身上观察到了脑脊介面对神经重塑的作用,患者的神经有望重新连接、得到重塑,最终可能会让患者摆脱设备,而不是终身依赖它。实在衷心希望这个技术能够不断地发展,未来真的能实现让瘫痪患者恢复自主行走。

  (作者为创业投资者联盟召集人)

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