当意念驱动机械臂,当脑电转化为语言,脑机接口正从实验室走进病房……医院在病床旁摸索,专家在实验室与临床间架桥,他们的观察与判断,或许正是理解这场变革的入口。中小卫推出“脑机接口大家谈”专栏,带大家近距离观察这一前沿技术。









华中科技大学同济医学院附属协和医院立足科技创新策源地、临床应用前沿阵地的使命定位,发挥“双一流”高校直属附属医院和国家卫生健康委委属(管)医院的学科人才技术优势,积极融入湖北武汉打造具有全国影响力的科技创新中心大局,依托湖北省科技厅批复建设的湖北省脑机接口临床医学研究中心,整合院内资源,与高校、企业深度协作、融合创新,有组织开展从技术攻关、产品研发到临床应用的系统化脑机接口创新研究。


系统谋划,理顺协同攻关机制



一是强化战略规划。规划先行,既能统一思想,更能配置资源。医院“十五五”事业发展规划的编制坚持以服务国家战略为己任,面向健康中国、创新驱动等战略需求,前瞻性谋划布局脑机接口、人工智能等新兴交叉学科建设,针对性提出建设脑机接口研究院,明确技术攻关方向、人才培养方式、牵头责任单位、时间节点、资源投入等,为医院持续深度参与脑机接口科技攻关及产业创新锚定方向、奠定基调。
二是建设实体平台。分散游击式科研模式难出大成果,且可持续性差。根据医院发展规划,院党委决策,由院长挂帅,腾出3000平方米空间,整合神经外科、神经内科、康复科等优势学科力量,建设集中式实体化脑机接口研究院暨湖北省脑机接口临床医学研究中心,下设侵入式、非侵入式脑机接口、瘤机接口、数字脑等七个中心。研究院立足脑卒中、帕金森病、神经肿瘤、癫痫等疾病以及运动功能障碍、语言交流障碍、精神心理疾病等领域,从理解脑、感知脑、修复脑、增强脑四个层面,开展通路激活、信号解码、闭环神经调控,以及生物相容安全验证、微创植入工艺突破、柔性电极研发、临床路径标化与疗效评估,力争深度参与“数据—算法—临床—生态”全链条脑科学创新转化研究。
三是完善协作机制。脑机接口技术的演进需要依靠多学科拓展边界与深度融合来实现。为促进多方融合创新,医院通过签署院企合作协议,互派研究人员,与专注脑机接口研发与生产的企业形成紧密的共建关系;通过双聘导师、联合培养研究生、设立并实施医工交叉研究项目等,与华中科技大学集成电路学院、医装院等团队建立紧密的研发伙伴关系;通过设立临床研究委员会、伦理委员会,招聘独立项目负责人(PI)等方式,与企业、院校等领域相关专家建立长期协作关系。在此基础上,逐步探索完善以临床应用为牵引,链接高校基础研究突破,对接企业技术转化应用的协同创新机制。


全面发力,提升科技攻关质效



近两年,医院承接湖北省加快未来产业发展的资源投入和任务清单,承担省、市脑机接口重点研发项目8项、院内项目6项,开展超声传感器、柔性微电极、非侵入式神经调控等设备研发工作,并深度参与全国产脑机接口芯片的临床试验,取得积极进展。

一是拓展基础研究。当前脑机接口研究大多依赖单一脑电信号,存在信号衰减等局限。为实现多维信号收集解码,医院与华中科技大学集成电路学院团队深度合作,联合研发了“芝麻”大小的颅内生物信号监测可注射超声传感器,可通过体外超声实时监测颅内压力、温度、PH值、流速等,为侵入式脑机接口技术的迭代开辟新思路。

二是优化电极技术。传统刚性电极易引起组织损伤和信号漂移。为解决“伤脑”难题,医院拓宽再生医学研究成果应用,探索构造仿发丝神经纤维束状“丝胶基柔性脑机接口微电极”,有望为神经系统疾病机制研究、精准神经调控等提供新的选择。

三是研发国产装备。针对帕金森病等功能性脑疾病研发神经调控类装备,以低强度聚焦超声对深部脑区实施毫米级靶向调控,从而缓解神经退行性病变导致的静止性震颤、运动迟缓、肌肉僵硬等症状,提高患者生存质量。针对脑卒中后神经功能修复研发感知重建类装备,以高强度脑电、肌电通道实施电刺激,从而恢复运动功能。两款设备样机已组装完成,进入测试报批阶段。

四是加速临床试验。目前,医院已顺利开展全国首例自主知识产权高通道脑机接口临床测试手术,验证了脑机接口的有效性、安全性,并促成脑机接口医保定价率先落地湖北。成功开展两例全国产脑机接口芯片的临床植入手术,使脑梗死致偏瘫、脊髓损伤致瘫痪患者部分恢复运动功能,为临床推广积累经验。依托脑电、肌电、三维步态等多模态评估,牵头开展非侵入式脑机多中心队列研究,将为缩短临床应用周期提供依据。

五是开设诊疗专区。融合声、光、电、磁多模态手段,实现刺激参数的实时精准调控,并通过便携设备和云调控平台将康复从院内延伸到居家,实现不间断康复。目前,医院脑机接口门诊已接诊患者近千人次,脑机接口病房收治患者500多例。






点面结合,开创产业发展新局



当前,我国在脑机接口领域已经进入从技术研发向临床转化的关键攻坚期。北京、上海侵入式脑机接口前瞻性临床试验、128通道全侵入式脑机接口系统多中心临床试验相继启动,实现从“脑控光标”到“脑控轮椅、机器狗”的三维物理世界交互;湖北、浙江落地医保定价,提振企业研发信心。但总体上看,仍然存在应用场景开拓不够,在言语合成、精神疾病治疗、脊髓损伤、恶性脑瘤等领域应用较少;核心技术攻关不足,高密度柔性电极、低功耗芯片研制以及解码算法提升等领域技术滞后;应用监管机制不全,诊疗应用指南和技术操作规范等方面欠缺统一标准等情况。进入“十五五”关键时期,应坚决贯彻创新驱动、健康中国等战略部署,积极促进脑机接口临床研究与转化工作,为抢占全球脑机接口技术制高点贡献智慧与力量。

布局建设国家级临床研究与转化平台。当前我国脑机接口临床研究呈现多点开花态势,但缺乏统一的数据标准、临床路径和评价体系。建议由相关部门牵头,在具有良好基础的高水平医院中设立一批“脑机接口临床转化示范中心”,统一数据采集标准与临床研究规范,构建“基础研究—技术开发—产业应用”全链条创新体系,集中资源攻坚克难。

建立健全跨区域跨学科融合创新机制。遴选一批相关医院、高校、企业,建立多方深度协作、融合创新的联合体研发机制。同时,可以设立“脑科学与类脑研究”重大专项、脑机接口相关重点研发专项等项目,引导高校、科研院所、企业及医院深度融合,加快突破核心技术,探索“临床引领—技术突破—产业落地”创新范式。

完善医疗器械审评审批监管体系。脑机接口涉及人脑这一最复杂、最神秘的器官,必须在追求技术突破的同时坚守安全底线和伦理红线。植入式脑机接口医疗器械的优先审评审批程序需进一步优化。同时,应加快出台数据安全、隐私保护等专项伦理规范,构建覆盖研发、临床试验到上市后全周期的监管框架。建议规划建设国家级脑机接口质控中心,组织制定相关临床应用指南、操作规范和质量安全管控标准,为加速脑机接口产业化保驾护航。

加强医工医理交叉学科人才培养。脑机接口是融合神经科学、材料科学、计算机科学、临床医学等多学科的前沿领域。部分高校已设置相关专业和学位授予点,但仍需政策支撑,调动各方集中优势力量参与培养能解决全链条技术难题的复合型人才。




文:华中科技大学同济医学院附属协和医院院长、脑机接口研究院院长

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