中国首例：大脑植入电极 高位截瘫病人“意念”喝水
发布时间：2020-01-17 发布者：亚时财经
据智东西公众号报道，昨日（16日），浙江大学医学院附属第二医院发文称，中国首次实现了高位截瘫病人通过“脑机接口技术”控制机械臂，完成进食、饮水和握手等上肢运动。这标志着中国脑机接口技术在临床转化应用研究中已跻身国际前列。
患者在进行人机训练 （图源：智东西公众号）
据了解，该技术由浙江大学医学院附属第二医院张建民教授团队和浙江大学求是高等研究院郑筱祥教授、王跃明教授团队共同研究。该团队在高位截瘫患者脑内植入Utah阵列电极，然后用算法对电极收集到的脑神经信号进行分析，并输出机械臂可以理解的指令信号，最终实现患者的“意念操控”。
据智东西公众号报道，此次中国该脑机接口项目的成功主要由三个重要环节决定：微电极植入、神经信号采集分析和人机训练。
在微电极植入方面，团队利用步进为0.1毫米的手术机器人将两个微电极阵列送入既定位置，误差在0.5毫米以内。之所以必须要用微电极植入技术，是因为用于脑机接口的电极必须要植入大脑运动皮层神经元中的第五层，丝毫偏差都会极大影响信号采集效果，并且损害其它神经。同时，这也是全球首例成功利用手术机器人辅助方式完成的电极植入手术。
脑神经信号的采集和分析同样很重要。此次项目中的患者为老年人，脑神经信号的稳定性也有所减弱。该团队引入非线性、神经网络算法，设计了一套专门针对高龄患者的方案，最终实现了较好的脑神经信号采集和分析效果。而在国际上，已报道的植入式脑机接口案例患者均为中青年人。
最后一个重要环节就是要考察实际效果，也就是人机交互环节。该团队持续测试患者和机械手的磨合，首先通过电脑屏幕上的鼠标操控训练、机械臂指定方向运动等内容进行训练，然后再模拟饮水、进食等动作。最后历时4个月，基本完成预期目标。
据悉，该团队历时八年才取得如今的成果。2012年，该团队通过在猴子脑中植入微电极阵列，获取猴子抓握等动作的神经信号；2014年，该团队成为国内首个在人脑内植入皮层脑电电极，控制机器手进行“石头剪刀布”的动作的研究团队。
中国一直致力于脑机接口领域的相关研究，清华大学早在2001年就实现了通过入侵式脑机接口控制鼠标、控制电视各个按键；2017年，中国科学院半导体研究所及合作研究团队提出任务相关成分分析算法，将稳态视觉诱发电位脑机接口的通讯速率进一步提升到5.4 bit/s，最优结果达到6.3 bit/s，是有报道的最快的头皮脑电脑机接口系统。
而国外在相关领域研究方面，据资料显示，2012年，国外科学家首次通过植入式脑机接口，使瘫患病人可以操控机械手进行喝水、进食等动作。外国创企NextMind今年推出的非入侵式脑机接口，已经让用户可以通过“意念”完成控制电视、玩游戏等活动。
尽管目前入侵时脑机接口植入并非永久性的，但对于广大瘫患病人而言，脑机接口已经极大的改变了他们的生活，让他们看到了提高生活质量的希望。
亚洲时报 综合
责任编辑：Carrick
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