脑脊接口技术：有望让瘫痪者重新行走
3月14日，记者从复旦大学获悉，该校日前举办了成果发布会，其中全球首批4例“通过脑脊接口让瘫痪者重新行走”的临床概念验证成功。这背后的功臣是由复旦大学类脑智能科学与技术研究院青年副研究员加福民团队研发的“三合一”脑脊接口技术。该技术使严重脊髓损伤患者在两周内实现自主控腿、迈步行走，为脊髓损伤治疗带来新的可能。
如何使脊髓损伤致瘫患者恢复运动能力，一直以来是医学界重大难题。由于脊髓的神经组织无法再生，脊髓损伤的治疗长期以来存在很大的局限，患者大多只能通过物理治疗、康复训练来进行有限的恢复。2023年，瑞士洛桑联邦理工学院的研究团队首次验证了脑脊接口的可行性。但是，脑脊接口技术在精度、效率和实用性方面仍面临诸多挑战。
据了解，脑脊接口分为颅内脑电解码、脊髓刺激和体外监测3个部分。以往脑脊接口解决方案采用多设备植入模式，需要分别在大脑左右侧运动皮层植入两台脑电采集设备、在脊髓植入一台脊髓刺激设备。加福民团队提出“三合一”的系统设计方案，将三台设备集成为一台颅骨植入式微型设备，减小患者术后创口的同时，也能实现采集与刺激一体化，对患者自主运动进行闭环调控。这个方案可将解码过程由体外转入体内，提高脑电信号采集稳定性和效率，最终实现百毫秒级别的解码速度和刺激指令输出。
实时解码是对脑脊接口的基本要求。“如果患者想抬腿，但算法没有解码出来，或者只是晚了几秒，患者可能就会摔跤。”加福民介绍，团队花了将近3年时间，在算法层面实现了对大脑运动意图实时解码的突破。
精准刺激脊髓神经根是帮助患者恢复行动能力的关键一步。加福民团队使用复旦大学张江国际影像中心的3T磁共振成像设备，精确捕捉腰骶段脊髓神经根结构特征，进而构建了从刺激参数到患者实际运动的全链条仿真，并基于自研的深度学习框架，实现了对患者参数刺激效果的预测，极大缩短了脊髓刺激当中的参数调优时间。此外，团队采用红外动捕、肌电等多模态技术，构建健康步态以及多种异常步态数据集，建立算法模型，为脑脊接口技术奠定基础。
加福民表示，下一步团队计划开展更多脑脊接口临床概念验证工作，同时将进一步完善“三合一”颅骨植入式脑脊接口微型设备，完成第三方产品型式检验，做好产品注册临床试验准备，为脊髓损伤患者推开希望之门。
3月14日，记者从复旦大学获悉，该校日前举办了成果发布会，其中全球首批4例“通过脑脊接口让瘫痪者重新行走”的临床概念验证成功。这背后的功臣是由复旦大学类脑智能科学与技术研究院青年副研究员加福民团队研发的“三合一”脑脊接口技术。该技术使严重脊髓损伤患者在两周内实现自主控腿、迈步行走，为脊髓损伤治疗带来新的可能。
如何使脊髓损伤致瘫患者恢复运动能力，一直以来是医学界重大难题。由于脊髓的神经组织无法再生，脊髓损伤的治疗长期以来存在很大的局限，患者大多只能通过物理治疗、康复训练来进行有限的恢复。2023年，瑞士洛桑联邦理工学院的研究团队首次验证了脑脊接口的可行性。但是，脑脊接口技术在精度、效率和实用性方面仍面临诸多挑战。
据了解，脑脊接口分为颅内脑电解码、脊髓刺激和体外监测3个部分。以往脑脊接口解决方案采用多设备植入模式，需要分别在大脑左右侧运动皮层植入两台脑电采集设备、在脊髓植入一台脊髓刺激设备。加福民团队提出“三合一”的系统设计方案，将三台设备集成为一台颅骨植入式微型设备，减小患者术后创口的同时，也能实现采集与刺激一体化，对患者自主运动进行闭环调控。这个方案可将解码过程由体外转入体内，提高脑电信号采集稳定性和效率，最终实现百毫秒级别的解码速度和刺激指令输出。
实时解码是对脑脊接口的基本要求。“如果患者想抬腿，但算法没有解码出来，或者只是晚了几秒，患者可能就会摔跤。”加福民介绍，团队花了将近3年时间，在算法层面实现了对大脑运动意图实时解码的突破。
精准刺激脊髓神经根是帮助患者恢复行动能力的关键一步。加福民团队使用复旦大学张江国际影像中心的3T磁共振成像设备，精确捕捉腰骶段脊髓神经根结构特征，进而构建了从刺激参数到患者实际运动的全链条仿真，并基于自研的深度学习框架，实现了对患者参数刺激效果的预测，极大缩短了脊髓刺激当中的参数调优时间。此外，团队采用红外动捕、肌电等多模态技术，构建健康步态以及多种异常步态数据集，建立算法模型，为脑脊接口技术奠定基础。
加福民表示，下一步团队计划开展更多脑脊接口临床概念验证工作，同时将进一步完善“三合一”颅骨植入式脑脊接口微型设备，完成第三方产品型式检验，做好产品注册临床试验准备，为脊髓损伤患者推开希望之门。
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