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    【成果快訊】原載于《科技日報》 沿靜脈植入傳感器 介入手術兩小時實現腦機連接
    發布時間:2022-07-06

    本次試驗突破了介入式腦電電極、血管內腦電采集等核心技術,完成了支架、導管等神經介入器械產品研制,解決了傳統侵入式腦機接口對腦區造成不可逆損傷的弊端,對推動我國腦科學領域發展具有重要意義。

    --段峰 南開大學人工智能學院教授

    本報記者 陳 曦 通訊員 喬仁銘

      記者近日從南開大學獲悉,由南開大學人工智能學院段峰教授科研團隊牽頭研發的國內首個介入式腦機接口技術在北京成功完成動物試驗,該技術只需通過類似心臟搭橋的微創手術便可實現腦機連接,整個手術植入過程可在兩小時內完成。

      首次在羊腦內實現介入式腦機接口

      腦機交互是腦科學研究的一個分支。其通過腦電信號檢測技術獲取神經系統的電活動變化,再對這些信號進行分類識別,分辨出引發腦電變化的動作意圖,再用計算機把人的思維活動轉變成命令信號驅動外部設備,從而在沒有肌肉和外圍神經直接參與的情況下,實現人腦對外部環境的直接控制。

      據段峰介紹,目前,傳統腦機接口分為侵入式腦機接口和非侵入式腦機接口。侵入式腦機接口需要通過開顱手術或者鉆透顱骨將腦電傳感器植入腦內,如特斯拉公司首席執行官埃隆·馬斯克的Neuralink腦機接口需要直接從頭骨植入,這可能會導致患者大腦的長期炎癥。而非侵入腦機接口雖然對人沒有傷害,但是腦電信號微弱,識別準確率和實時性受限。

      介入式腦機接口是一種新興的腦機接口方式,段峰科研團隊采用治療中風的神經介入技術,通過靜脈將腦電傳感器植入大腦運動皮層、視覺皮層等腦區后,神經支架膨脹,將電極擠壓在靠近大腦的血管壁上,從而獲取相應腦區信號。這一技術最大的優點是不需要顱骨鉆孔或開顱手術即可獲得腦電信號。

      “經查新,本次試驗是國內首次在羊腦內實現介入式腦機接口的實驗,突破了介入式腦電電極、血管內腦電采集等核心技術,完成了支架、導管等神經介入器械產品研制,解決了傳統侵入式腦機接口對腦區造成不可逆損傷的弊端,對推動我國腦科學領域發展具有重要意義。”段峰說。

      介入式腦機接口醫療前景廣闊

      介入手術需要醫生在X線下完成,為了減輕醫生負擔,降低醫生受輻射風險,此次試驗的腦電極植入術,由河北工業大學張建華教授科研團隊研發的介入機器人輔助完成。該機器人采用主從操作方式,由宣武醫院神經外科主任醫師馬永杰在主端操作,成功完成了部分血管造影。試驗最終在羊腦血管內完成了傳感器植入,并成功采集到了腦電信號。

      “植入人體血管的支架經過長期臨床應用及研究,已經擁有較高的安全性。事實上,通過介入式腦機接口這一方式,沿著血管植入傳感器,可以連通并激活大腦區域,無需侵入大腦即可獲得腦電信息。”段峰介紹。

      腦機接口技術實現了人腦與設備的直接交互,是實現人機共融的方式之一,具有極大的應用潛力。因此目前各個國家也都在積極發展腦機接口技術以及探索這項技術的應用。

      法國Fabien團隊研究腦電信號處理算法,致力于腦機接口訓練任務、被動式腦機接口應用如3D用戶界面的評估等研究;美國波士頓大學和麻省理工學院開發的閉環EEG系統,可以使沒有受過訓練的人群實現直觀的人機交互;美國卡內基梅隆大學研究人員利用無創的腦機接口技術,成功開發具有連續跟蹤計算機光標能力的機械臂;馬斯克團隊通過植入式腦機接口,實現了猴子用意念玩電子游戲。

      在我國,南開大學成功研發出“腦控汽車”,在國內首次實現人腦控制汽車在真實道路上駕駛;浙江大學完成了國內首例植入式腦機接口臨床轉化,使患者可以利用大腦運動皮層信號精準控制外部機械臂與機械手,實現三維空間的運動等。

    段峰表示,此次在動物腦內開展介入式腦機試驗研究,可改善因腦、脊髓、周圍神經或肌肉功能障礙引起的嚴重癱瘓患者(腦卒中、漸凍癥等)的功能獨立性,在治療癲癇、睡眠障礙、帕金森病等疾病中具有重要意義,未來應用前景廣闊。


    原載于《科技日報》

    原文鏈接:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2022-07/06/content_538041.htm?div=-1


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