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2025-03-18 17:24 星期二

脑机接口进入临床应用

时间:2026-04-13 11:21 来源:快讯社

  “只要心里一动念,瘫痪的手就能应‘念’抬起、稳稳抓握”——这曾是无数截瘫患者深埋心底的奢望。如今,一项突破性技术,让这份奢望真正照进了现实。国家药监局日前批准全球首款侵入式脑机接口医疗器械上市。这标志着,国际首个侵入式脑机接口医疗器械正式进入临床应用阶段。

  这个产品,叫NEO系统——植入式脑机接口手部运动功能代偿系统,由清华大学生物医学工程学院洪波教授团队全程自主研发。

大脑与肢体之间的“无线翻译官”

  对于颈段脊髓损伤、高位截瘫的患者而言,最大的痛苦并非肢体受损,而是大脑发出的每一个行动指令,都因脊髓这条“信号通路”断裂,无法传递到手臂和手部。明明心里想着抬手、抓握、拥抱,身体却始终无法做出回应,长期被困在无法自主行动的困境里。

  NEO系统的核心作用就是成为大脑与肢体之间的“无线翻译官”——绕开受损的脊髓,直接捕捉大脑发出的运动指令,精准解码后转化为控制信号,帮助患者重新实现手部的自主抓握与活动。

  25年前,洪波团队踏入脑机接口领域时,主流研究路线分为非侵入式和侵入式两条技术路线,长期面临安全与精度难以兼顾的难题:前者通过在头皮外侧无创放置传感器来采集大脑信号,虽然安全但信号会受到颅骨物理屏障的影响;后者则将传感器直接植入大脑皮层,信号精准,但长期使用会存在生物兼容性、电极脱落等问题。

  如何在侵入程度、信号质量和长期风险之间取得平衡?洪波团队另辟蹊径,选择了半侵入式的硬膜外技术路线:把电极放置在颅骨内、硬脑膜外。“如果把人脑想象成一个鸡蛋,颅骨就好比蛋壳,在颅骨下包裹大脑的硬脑膜类似蛋壳膜,脑组织就如蛋白蛋黄。”洪波介绍,“电极贴不直接接触脑组织,不会损伤神经细胞,也不存在电极移位的隐患。这就好比把耳朵贴到会议室的墙上听屋内人交谈,效果肯定比在大楼外要好很多,同时也不会打扰到屋内人。”

抓握解码准确率90%以上

  半侵入式脑机接口虽然避免了传统侵入式设备的直接风险,但仍需应对长期稳定性、无线供电、脑信号解码等一系列技术挑战。

  例如,植入设备如何长期可靠地采集和传输脑电信号?NEO系统给出的解决方案是近场无线通信与供能技术,一方面实现脑电信号的无线传输,彻底摒弃传统连线插头;另一方面去除体内电池,通过无线方式为体内处理器供电,从而避免反复充电及电池失效引发的二次手术风险。这一“信能一体、里应外合”的创新设计,为植入设备的终身可靠使用奠定了基础。

  信号解码则是另一道难关:电极置于硬脑膜外,信号衰减成为无法回避的问题。团队研究通过提取多频带信息,构建“虚拟信号通道”,并将频带间的协同变化纳入解码特征。凭借这一方法,NEO系统仅用8个电极,便实现90%以上的抓握解码准确率,解码延时控制在数百毫秒,能够精准快速翻译患者运动意图,让患者“想动就动”。

  团队介绍,2023年10月,NEO系统完成首例植入;2023至2024年,完成4例可行性临床试验,初步验证了系统的有效性和安全性;2025年,在全国11家医院开展多中心确证性临床试验,完成32例颈段脊髓损伤患者的临床植入。临床试验结果表明,全部患者在植入脑机接口后都实现了脑控抓握,脑机接口辅助下的手部运动功能评分显著提升。

很多科学问题仍需研究

  “第一例产品的落地,并不意味着中国已站在脑机接口技术的最前沿。”洪波清醒地认识到,“团队此次的成果,只是综合考虑我国临床实际需求,运用科学原理与工程方法,解决了一个具体问题,但要实现脑机接口帮助千万人甚至上亿人解决中风、癫痫、抑郁乃至阿尔茨海默病等问题,还有很多科学关卡和技术难点没有攻克。”

  接下来要做什么?洪波表示,NEO系统完成了“从0到1”的突破,此后从1到100、1000……的发展,将由产业界更多创新团队接棒完成:“但很多科学问题并没有彻底解决,这个不彻底的遗憾,最终会成为制约未来发展的瓶颈。作为科研工作者,我们要看到现象,研究为什么会有这个现象,提出基本的科学问题。”

  洪波团队现在的研究方向,正是临床试验中观察到的神经修复现象。在完成临床植入的32例颈段脊髓损伤患者中,有22例患者经过6个月的脑机接口抓握训练,自主的手部运动功能评分获得显著提升,这背后发生了什么?大脑和神经连接发生了怎样的变化?这些变化如何加速……研究这些暂时未解开的科学问题,成为洪波团队新的任务。

  “我想做一个改变世界的工程师。”洪波希望,NEO系统成功获批上市的经历,能激励更多人以原创性成果引领智能芯片、新材料、高端装备、生命健康等前沿领域变革。(记者 邓晖)


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