“意念之翼”破茧临床 脑机接口解锁生命新维度

湖北日报全媒记者 龙华 汪菁华 实习生 季婕

3月31日，湖北发布了全国首个脑机接口医疗服务价格。消息一公布，网友们为之一振：“科技进步推动医疗发展，点赞！”“未来已来！”相关专家也欣喜地看到，脑机接口，这项长期处于科研和实验室语境中的技术，已释放出步入临床前的积极信号，该技术正加速从“科幻世界”走入现实。

首例植入手术成功，多项临床试验启动

“去年11月15日，我们团队成功开展了我省首例脑机接口人体植入临床试验手术。我将一枚电话卡大小的柔性脑机接口电极植入到一名脑肿瘤患者体内。进行相应探查后，患者神经元活动产生的各类电生理信号被电极捕捉，肿瘤的边界轮廓清晰显现，我们精准划定并切除肿瘤。”4月2日，在回忆这例具有标志意义的手术过程时，协和医院神经外科主任姜晓兵用了“过程顺利”“水到渠成”两个词。虽然说得云淡风轻，但深入了解后，湖北日报全媒记者深深体会到实现的不易。

“手术的过程并不复杂，但为了这‘高光一刻’，团队经过了多年的精心准备。”姜晓兵说，为了每一个细微的进步，成员们废寝忘食，常常在实验室一呆就是几天，上百次动物实验“验证-推翻-再验证”，往往只能获取一个很简单的数据。在准备进入临床试验的医学伦理讨论资料时，大家反复比对核实所有数据，会议开到深夜。

首例手术的意义在于，从脑肿瘤的形态上，有时很难区分是正常人体组织，还是瘤体部分。通过脑机接口感知脑部信号后，就能作出明确区分，让手术更精准实现了对脑部信号的精准捕捉与分析，毫厘不失。手术不仅验证了技术的可行性，也为后续的大规模人体试验奠定了坚实基础。

“目前，计划在5、6月份启动第二批临床试验研究，现在还在做前期准备。试验主要是针对脊髓损伤、偏瘫等有明显功能障碍的病人，验证通过脑机接口与骨骼机器人连接，用‘意念’控制骨骼机器人帮助患者完成站立、行走、端水等行为的安全性和有效性。”姜晓兵透露。

在同济医院，“一项基于运动想象的多模态脑机接口康复研究项目”，目前也获得医学伦理批准，并在中国临床试验注册中心与国家医学研究院登记备案。这一项目旨在探索无创脑机接口技术在出血性卒中患者上肢功能康复中的应用效果。该项目目前已招募约40名符合条件的脑卒中患者参加试验，预计今年年底将会公布相关结果。

“脑机接口技术在脑出血康复中的应用正处于快速发展阶段，其潜力巨大。”项目负责人、同济医院神经内科教授唐洲平介绍，这一研究项目基于运动想象的多模态脑机接口技术，通过捕捉大脑的电生理信号并解码，帮助患者恢复肢体运动功能，为脑出血康复提供更全面、更有效的解决方案。

绘制微米级大脑3D地图，为脑机接口植入精准“导航”

3月26日，协和医院智能医学研究室主任叶哲伟教授、周弘博士戴着混合现实眼镜，迎来了激动时刻。一幅实验大鼠的脑部全息投影成像，精准地“悬浮”在他们眼前，手指悬空轻触影像即可进行数百倍的放大呈现，旋转、移动图像，解剖结构关系一目了然。这是全球首例微米级脑机接口多模态三维图谱。

“为神经血管密布、功能分区复杂的大脑构建一副可视化的精密影像，脑机接口植入就有了导航地图。”4年前，叶哲伟便笃定决心。

然而，这项研究既没有前人的数据可参考，也没有现成的数据处理软件可使用，前路难探。团队携手武汉衷华脑机融合科技发展有限公司，开始寻找为大脑“画像”的方法。

经过筛选，技术路径找到：分别使用显微CT和9.4T高场强磁共振实现不同组织的微米级成像，再使用软件将不同模态数据统一，并通过混合现实技术为现实大脑“孪生”出一个虚拟的数字“兄弟”。

“从0到1，我们慢慢摸索。”叶哲伟说，光是将不同格式的影像整合成统一格式进行数据处理，团队就都用了前后近两年时间。

对大鼠进行一次显微CT就会产生3867张二维图像，数据大小约40G。图像格式各不相同、数据量又极大，没有现成的软件可以转化处理。“在尝试使用了十几个软件之后，进展甚微。”

“放弃的念头不是没有。总感觉下一次就能成功，但一次次试验下来都宣告失败。”最难熬的那段日子，叶哲伟记忆犹新。

最终，请了很多专业的软件工程师来开发适合的数据处理软件后，又结合多个软件“接力”，终于将所有图像格式成功转化处理。

获取多模态影像数据、转化数据格式、去除金属伪影、定制PEEK材质的颅骨钉……像通关打怪兽一般，研究中的问题被逐一解决。

“这将为脊髓损伤、癫痫病灶定位以及深部脑刺激等脑机接口的高精度手术导航奠定基础。”叶哲伟说，“智能医学作为医学和人工智能等相关专业的交叉学科，未来可能会碰撞出很炫的火花，在医学诊断治疗、后期康复、健康数据检测等方面发生颠覆性改变，只有不断创新、加强融合、推进应用，才能不负智能医学的‘天赋异禀’。”

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