天壇醫(yī)院正式成立腦機接口臨床與轉化病房，將圍繞腦機接口開展科研攻關、臨床試驗，并推動相關科技成果轉化，實現(xiàn)腦機接口技術發(fā)展從“科研驅動”向“臨床牽引”邁進。

隨著腦科學的發(fā)展，用機器和算法來理解人類的大腦，已不再是科幻作品中的異想天開——上周末，首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院成立了腦機接口臨床與轉化病房，這是我國首將腦機接口技術應用于臨床的病房。而作為病房“前站”，今年3月，天壇醫(yī)院開通了全國首腦機接口咨詢評估門診，招募腦機接口試驗者。門診自上線以來一直處于飽和狀態(tài)，滿懷期待的腦損傷患者從全國各地慕名而來，祈禱自己能成為那名入選的幸運兒。

腦機接口技術簡單來說，就是在人的大腦與外部設備之間，搭建起一條傳遞信息的“高速公路”，用大腦直接控制外部設備。用意念喝水吃飯、控制家電開關……在科學家們的暢想中，腦機接口擁有無限可能。那么，如今的腦機接口技術究竟發(fā)展到了什么程度？它是否真的能讓癱瘓人士用意念自由控制肢體？又有多少人通過腦機接口技術煥發(fā)生機呢？近日，北京青年報記者前往天壇醫(yī)院一探究竟。

門診百態(tài)

臥床十年無法運動 65歲老人難承手術之苦

全家總動員、推著輪椅過來的老者，拄著拐杖專程從雄安一早搭高鐵趕來的小伙子，捏著厚厚病歷和影像資料千里奔波而至的家屬……自門診開設以來，每個周三上午，天壇醫(yī)院腦機接口評估門診都是人滿為患。這里的患者都面臨類似的問題：因腦損傷導致的意識障礙、認知障礙、偏癱、失語等。

“聽說天壇醫(yī)院在招募腦機接口試驗者，哪怕只有萬分之一的希望，我們也想來試試。”所有患者都試圖抓住腦機接口這根“救命稻草”，但真正符合試驗條件的卻不多。

老張因一場車禍癱瘓在床整整十年。其間，好友老嚴輾轉廣州、武漢、成都等地的多家知名醫(yī)院，想找好的技術幫老張重新站起來，卻始終未能如愿。在社交媒體上刷到天壇醫(yī)院開通腦機接口評估門診后，老嚴立刻決定替老張來看看。

接待老嚴的是天壇醫(yī)院神經(jīng)外科主任醫(yī)師楊藝。老嚴向她仔細講述了老張的病情，并打開手機展示了老張的近況。視頻中，65歲的老張意識清醒，但已完全失去運動能力。一番分析研判后，楊藝認為老張不適宜手術：“做腦機接口恢復功能是有一定限制的，患病時間不能太久。就好比一輛車，長期擱置后再想順暢啟動，難度就大大增加了。”

老嚴有些不甘：“哪怕只是通過這個技術讓他能自己動一下手呢？這也是一種安慰??！”

楊藝只能進一步解釋，目前天壇醫(yī)院主要采用半侵入式腦機接口技術，需要在腦硬膜外植入電極，“老張的身體情況可能無法承受手術之苦，還會面臨感染、排異等身體反應，而且重建通路、恢復功能的過程需要花費大量時間和精力訓練，對他來說風險遠大于獲益?；蛟S以后會有更多的腦機接口終端，可以實現(xiàn)替代功能。”

腦電波特征不明顯 28歲小伙未過基礎測試

早上還不到8點，患者小彭便和母親從懷柔趕到天壇醫(yī)院。兩年前一次突發(fā)腦出血，導致小彭身體右半邊肢體基本喪失活動能力，除了胳膊能抬一抬，手腕根本無法活動，吃飯、上廁所、拿東西等基本動作都無法完成。

小彭的母親告訴醫(yī)生，因為生病，這兩年小彭胖了六七十斤。父母帶他試過針灸、康復訓練，效果都不明顯。這個今年剛滿28歲的小伙子，人生本該有無限可能，如今卻失去了一半的生活和社交能力，更不要說成家立業(yè)了。這位母親邊流淚邊說，腦機接口已成為全家目前的希望。

經(jīng)過初步篩選評估后，小彭坐到一臺腦機接口電刺激治療儀前。他頭戴布滿了傳感器的腦電帽，右手手腕處的肌肉貼了幾個電極片。

“想象右手抬腕。”跟隨電腦提示音，小彭閉上眼，幾秒后屏幕上出現(xiàn)一張笑臉，表示腦電活動識別成功——這個過程需要不斷重復，從而讓計算機分析小彭大腦想象抬腕動作時的腦電活動。

大約十分鐘后，小彭完成了基礎測試，此時計算機已能基本識別他用大腦想象抬腕動作時的腦電波。在隨后的增強訓練階段，當小彭主動想象抬腕動作時，電流通過電極片刺激到他右手的肌肉，手腕出現(xiàn)了一些刺激后的抬腕反應。這一幕讓站在一旁的母親很是激動：“兩年了，這是他第一次‘主動’抬起右手！”

不過，相對于腦機接口試驗的嚴格要求，小彭的測試結果并不理想。

“這次采集的腦電波數(shù)據(jù)特征并不明顯，腦電信號微弱或注意力分散都會導致失敗。而且由于小彭的肌張力過高，電流刺激下抬腕反應不算良好。”現(xiàn)場工作人員給出結論，意味著小彭不適合更深入的腦機接口試驗。

醫(yī)生解惑

技術尚在臨床試驗 嚴格測試是對患者負責

老嚴緊鎖的眉頭和小彭母親失望的淚水，藏著許多患者的困境——先進技術雖然帶來了曙光，想變?yōu)楝F(xiàn)實卻困難重重。腦機接口評估門診自今年3月正式開放以來，已有800多名患者預約評估，由于目前臨床應用的門檻把握很嚴格，真正符合試驗條件的患者并不多。

對于那些落選的患者，楊藝只能反復解釋：“眼下腦機接口技術在臨床應用的初級階段，我們選擇病人，就像挑選宇航員一樣，要符合嚴格的試驗條件，身體、精力都要符合安全倫理和試驗腳步，包括持續(xù)參與訓練、長期追蹤，這也是為了保證患者的安全和療效。”

原來，經(jīng)歷了實驗室研發(fā)、動物實驗，腦機接口技術近幾年才開始在人體試用，尚處于早期臨床試驗階段。出于對患者安全和收益的考慮，目前腦機接口評估門診篩選試驗者的條件近乎苛刻?；颊咝枰ㄟ^三項測試，才能真正進入腦機接口試驗。

楊藝介紹，患者需要過的第一關為初步篩選，問卷調查涵蓋基本信息、癥狀、肌力肌張力測評、認知心理狀態(tài)、家庭背景等。“患者須具備良好的溝通能力、專注力和認知程度，并且能配合交互訓練，例如卒中導致偏癱，病程一兩年且康復需求強烈的中青年患者，要求大腦運動皮層功能保存較好，尤其是卒中后未行開顱手術干預的患者。”第二關是小彭參與的門診初步測試，主要通過腦電、肌電信號控制簡單任務，測試靈敏度和穩(wěn)定性。第三關則是高解碼評估，需要到實驗室采用更加復雜的采集和分析，驗證信號能否精控制終端設備。

不過，腦機接口評估門診剛剛傳來了一個好消息：有人成功“通關了”！這位進入腦機接口試驗的患者是一名50歲男性，此前因腦梗導致左側肢體活動不利已有兩年多。通過重重測試后，5月19日上午，經(jīng)歷3小時手術，這名患者順利植入半侵入型腦機接口電極片，后續(xù)院方將繼續(xù)跟蹤觀察他的訓練和功能恢復情況。

“對于不符合腦機接口試驗條件的患者，我們也會給出其他治療方案和建議，包括脊髓電刺激、神經(jīng)松解、康復治療、藥物治療等，盡大可能幫助患者。”楊藝說。

像拐杖而非治術 仍然是患者眼中一束光

在門診中，楊藝遇到過無數(shù)像老張和小彭這樣對腦機接口有迫切需求的患者，他們認為有了腦機接口，自己有一天也能像科幻電影中那樣“隨心所欲”。每到這時，楊藝都會認真向患者解釋腦機接口技術的原理，以及發(fā)展應用的現(xiàn)狀。

腦機接口的工作原理可以這樣通俗理解：大腦在思維活動時會產(chǎn)生腦電波，腦機接口系統(tǒng)通過識別腦電波特征，直接“讀取”大腦意圖，將其轉化為計算機指令，實現(xiàn)人與電腦或外部設備之間的交互。

不少人覺得，現(xiàn)在腦機接口已進入技術爆發(fā)期，對此，楊藝十分冷靜：“從發(fā)展階段上來說，這些仍是非常初代的技術，對于臨床來說是剛剛冒頭的一線希望。”在楊藝看來，目前的腦機接口技術更像是“拐杖”而非“治術”。她還舉了幾個例子：對于脊髓損傷患者，目前腦機接口可幫助患者控制外部機械臂抓取物品，但無法修復損傷的神經(jīng)；對于偏癱患者，目前電刺激能輔助簡單動作，卻也難以完全恢復精細功能。

天壇醫(yī)院神經(jīng)外科學中心常務副主任、腦機接口病房主任曹勇也認為，當前的腦機接口技術仍處于臨床試驗階段，需要通過志愿者參與積累病例數(shù)據(jù)、驗證技術的安全性與有效性，在確保技術成熟后再推廣至臨床治療。

盡管困難重重，但腦機接口門診仍承載著特殊的意義。楊藝清楚地記得一位來自廣東的小伙子：“他偏癱十幾年了，獨自一個人坐飛機來北京求醫(yī)。明知希望渺茫，但一句‘技術在進步’就能讓他堅持下去。對患者來說，腦機接口技術就是黑暗中照進的一束光，我們要通過這個門診，讓患者在清醒認識的同時保持希望不滅。”

走出門診的老嚴也沒有失望，他說自己回去后會把醫(yī)生的話都帶給老張，“如今國家為腦機接口技術投入了大量人力物力，我想給老張傳遞這個積極信號，保持信心。對研究者來說這項技術的成功率可能是萬分之一，但對患者來說這是100%的希望。”

研發(fā)進程

北腦一號首秀成功 天壇醫(yī)院成立臨床病房

作為“十四五”規(guī)劃綱要中重點發(fā)展的“腦科學與類腦研究”領域的關鍵技術之一，腦機接口被譽為大腦與外部設備之間的“信息高速公路”。自2021年起，北京市已在布局腦機接口領域，并逐步取得進展。

雖然腦機接口技術仍處于起步階段，但國內各項研究卻在不斷取得新進展：今年以來，作為北京科研工作者自主研發(fā)的智能腦機系統(tǒng)，“北腦一號”已在北京大學第一醫(yī)院、宣武醫(yī)院、北京天壇醫(yī)院完成了國際首批柔性高通量半侵入式無線全植入腦機系統(tǒng)的人體植入，3名患者術后恢復良好，設備有效通道數(shù)98%以上。

其中，在北大第一醫(yī)院完成手術的脊髓損傷高位截癱患者，已經(jīng)能用意念操控機械臂，并驅動肌肉刺激裝置激發(fā)自己手部的動作。

在宣武醫(yī)院完成手術植入的，是一位漸凍癥導致的重度構音障礙患者，術后3小時左右的數(shù)據(jù)訓練，已能解碼60多個常用詞，輸出如“我想吃飯”“請幫我找醫(yī)生”等短句。

在天壇醫(yī)院完成手術的腦卒中導致偏癱患者，術后恢復也很快，目前已能夠通過大腦內源信號驅動肌肉刺激裝置進行康復訓練，患者肌力有明顯提高。

此外，今年5月17日，天壇醫(yī)院正式成立腦機接口臨床與轉化病房，將圍繞腦機接口開展科研攻關、臨床試驗，并推動相關科技成果轉化，實現(xiàn)腦機接口技術發(fā)展從“科研驅動”向“臨床牽引”邁進。這也是國內第一個將腦機接口技術應用于臨床的病房。

前景展望

技術需求極其旺盛 久久為功實現(xiàn)全民受益

據(jù)統(tǒng)計，在我國全身各部位外傷中，顱腦外傷的發(fā)生率居第二位，主要因交通事故、墜落、跌落等造成，但其死亡率和致殘率仍高居全身各部位損傷之首；中國卒中學會去年發(fā)布的流行病學調查數(shù)據(jù)表明，我國有卒中患者1494萬人，每年新發(fā)卒中330萬人，每年因卒中死亡154萬人，卒中存活者中約有80%左右留有不同程度的殘疾……由此可見，加快腦機接口技術在醫(yī)療領域的推廣，已經(jīng)成了一項亟待解決的重要任務。

“臨床對腦機接口的需求極為旺盛，它為解決治難、后遺癥多、經(jīng)濟負擔重的腦重大疾病治療開辟了新路徑。不過目前大多數(shù)技術仍處于臨床試驗階段，腦機接口距離開展大規(guī)模臨床試驗乃至臨床應用還有一段距離，需持冷靜和科學的態(tài)度，也需要加強‘政、產(chǎn)、學、研、醫(yī)’的通力合作。”中國科學院院士、國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學研究中心主任、北京天壇醫(yī)院腦機接口轉化研究中心主任趙繼宗說。

作為在國內較早開展腦機接口技術的科學家，趙繼宗坦言，目前我國腦機接口領域存在人才和設備缺口。“首先是人才短缺。目前的技術下，腦機接口設備安裝后，需要長時間一對一進行患者跟蹤、數(shù)據(jù)采集和分析，而國內相關的腦電分析、算法開發(fā)以及臨床結合的專業(yè)團隊稀缺。其次，腦接機口相關設備還未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，基本依賴于實驗室自制，且產(chǎn)品開發(fā)審批流程相對復雜。此外，腦機接口不單單是技術或醫(yī)療問題，也是一個社會問題，家屬的理解、支持和配合也是關鍵。”趙繼宗說。

對于腦機接口技術的發(fā)展前景，趙繼宗表示：“它是未來醫(yī)學的重要入口，希望我們能在腦機接口技術的科學性、可及性、安全性等多方面全面發(fā)力，不僅引領中國的腦機接口技術走向國際前沿，更要實現(xiàn)腦機接口從技術突破走向全民受益。不過，站在技術風口，不可盲目擴張，要以審慎的態(tài)度推進創(chuàng)新、穩(wěn)扎穩(wěn)打、久久為功。”

本文由廣州佳譽醫(yī)療器械有限公司/佛山浩揚醫(yī)療器械有限公司聯(lián)合編輯