腦機(jī)接口輔助技術(shù)幫助截癱患者自主腦控喝水
蔣若靜
近日，北京在腦機(jī)接口輔助疾病治療領(lǐng)域再添關(guān)鍵新成果。首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院趙國(guó)光教授團(tuán)隊(duì)、清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院洪波教授團(tuán)隊(duì)近期召開(kāi)無(wú)線微創(chuàng)腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)階段進(jìn)展總結(jié)會(huì)，宣布全球首例植入式硬膜外電極腦機(jī)接口輔助治療頸髓損傷引起的四肢截癱患者行為能力取得突破性進(jìn)展。該患者接受腦機(jī)接口處理器植入腦硬膜外治療后，可實(shí)現(xiàn)自主喝水等腦控功能，用“意念”控制癱瘓的身體成為現(xiàn)實(shí)。北京青年報(bào)記者采訪了團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，揭秘了這項(xiàng)技術(shù)背后的原理和應(yīng)用前景。
首例患者已實(shí)現(xiàn)自主喝水
勇敢擁抱新技術(shù)，54歲的患者老楊是本次“第一個(gè)吃螃蟹的人”。14年前，老楊不幸因車(chē)禍導(dǎo)致頸椎C3-C4截?cái)啵顾钃p傷ASIA評(píng)分為A級(jí)，屬頸椎處脊髓完全性損傷，長(zhǎng)期處于四肢癱瘓狀態(tài)。2023年10月24日，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院趙國(guó)光教授團(tuán)隊(duì)、清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院洪波教授團(tuán)隊(duì)共同為老楊完成了無(wú)線微創(chuàng)植入腦機(jī)接口NEO（Neural Electronic Opportunity）首例臨床植入試驗(yàn)，通過(guò)神經(jīng)外科醫(yī)生的精準(zhǔn)操作，兩枚硬幣大小的腦機(jī)接口處理器被植入老楊的顱骨中，并成功采集感覺(jué)運(yùn)動(dòng)腦區(qū)的顱內(nèi)神經(jīng)信號(hào)。
手術(shù)后10天，老楊順利出院回家。在居家使用時(shí)，體外機(jī)隔著頭皮給體內(nèi)機(jī)供電，并接收腦內(nèi)的神經(jīng)信號(hào)，傳送到電腦或者手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口通信。經(jīng)過(guò)三個(gè)月的居家康復(fù)訓(xùn)練，目前，老楊可以通過(guò)腦電活動(dòng)驅(qū)動(dòng)戴在手上的氣動(dòng)手套，實(shí)現(xiàn)自主喝水等腦控功能，抓握準(zhǔn)確率超過(guò)90%。經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的跟蹤評(píng)估，老楊脊髓損傷的ASIA臨床評(píng)分和感覺(jué)誘發(fā)電位測(cè)量均有改善。
用一個(gè)意念實(shí)現(xiàn)一個(gè)場(chǎng)景
如何理解這種腦機(jī)接口技術(shù)？首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院院長(zhǎng)、北京學(xué)者趙國(guó)光介紹，人體的動(dòng)作源自大腦意念產(chǎn)生腦電波，就像指揮部發(fā)出調(diào)集連隊(duì)的信號(hào)。患者因?yàn)樯窠?jīng)系統(tǒng)受損，“指揮部”和“連隊(duì)”之間的“通信”受阻，腦機(jī)接口就是幫助重新打通這個(gè)鏈路。
以老楊為例，手術(shù)前，老楊表示希望能夠恢復(fù)右手功能，于是醫(yī)生在術(shù)中通過(guò)精準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航，定位到老楊大腦中支配右手活動(dòng)的腦區(qū)，再將電極放置在區(qū)域上，一共有8個(gè)接觸點(diǎn)，用于采集大腦活動(dòng)信號(hào)。同時(shí)，所搜集的信號(hào)會(huì)實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫娔X上，通過(guò)解碼、數(shù)據(jù)分析，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)聽(tīng)得懂的語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)大腦和計(jì)算機(jī)之間直接通信，再通過(guò)連接患者身上的驅(qū)動(dòng)裝置，即氣動(dòng)手套，幫助老楊進(jìn)行抓握、抬手等動(dòng)作，真正實(shí)現(xiàn)“用一個(gè)意念實(shí)現(xiàn)一個(gè)場(chǎng)景”。
從全球范圍來(lái)看，針對(duì)腦機(jī)接口相關(guān)技術(shù)的研究已經(jīng)開(kāi)展了幾十年，目前有不少?lài)?guó)家在從事相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，技術(shù)路徑各有不同。
本次開(kāi)展的首例植入式硬膜外電極腦機(jī)接口輔助治療案例與既往技術(shù)有何區(qū)別？趙國(guó)光介紹，本項(xiàng)目在無(wú)線微創(chuàng)方面實(shí)現(xiàn)了兩大突破，一方面，通過(guò)植入腦機(jī)接口裝置，將內(nèi)機(jī)埋在顱骨內(nèi)，電極覆蓋在硬膜外，在保證顱內(nèi)信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)，不破壞神經(jīng)組織；另一方面它采用了近場(chǎng)無(wú)線供電和傳輸信號(hào)，植入顱骨的體內(nèi)機(jī)無(wú)需電池。
未來(lái)有望幫助癲癇等患者康復(fù)
該項(xiàng)無(wú)線微創(chuàng)腦機(jī)接口的臨床試驗(yàn)分別于2023年4月通過(guò)宣武醫(yī)院審查，10月開(kāi)展了首例手術(shù)，并進(jìn)行了國(guó)際和國(guó)內(nèi)植入醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)注冊(cè)（NCT05920174、滬械臨備20230175）。
該項(xiàng)目的安全性如何？國(guó)家神經(jīng)疾病醫(yī)學(xué)中心科研轉(zhuǎn)化部副主任魏鵬虎表示，植入電極的材質(zhì)都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐檢驗(yàn)的，可以保證患者的安全性。加上既往癲癇腦機(jī)閉環(huán)神經(jīng)電刺激項(xiàng)目，以及本次新推進(jìn)的項(xiàng)目，近40個(gè)案例中沒(méi)有出現(xiàn)明顯的副作用和并發(fā)癥。
該技術(shù)的出現(xiàn)能給患者帶來(lái)哪些改變？具備哪些應(yīng)用前景？趙國(guó)光表示，該技術(shù)將有望幫助漸凍癥、脊髓損傷、癲癇等腦疾病患者康復(fù)，一些精神性疾病患者，如抑郁癥、自閉癥等也都是潛在的接受腦機(jī)接口輔助治療的人群。此外，在輔助進(jìn)食、智能輪椅、智能手機(jī)打字等功能方面的臨床研究將進(jìn)一步開(kāi)展。
