3月14日，記者從復(fù)旦大學(xué)獲悉，該校日前舉辦了成果發(fā)布會，其中全球首批4例“通過腦脊接口讓癱瘓者重新行走”的臨床概念驗(yàn)證成功。這背后的功臣是由復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院青年副研究員加福民團(tuán)隊研發(fā)的“三合一”腦脊接口技術(shù)。該技術(shù)使嚴(yán)重脊髓損傷患者在兩周內(nèi)實(shí)現(xiàn)自主控腿、邁步行走，為脊髓損傷治療帶來新的可能。
如何使脊髓損傷致癱患者恢復(fù)運(yùn)動能力，一直以來是醫(yī)學(xué)界重大難題。由于脊髓的神經(jīng)組織無法再生，脊髓損傷的治療長期以來存在很大的局限，患者大多只能通過物理治療、康復(fù)訓(xùn)練來進(jìn)行有限的恢復(fù)。2023年，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究團(tuán)隊首次驗(yàn)證了腦脊接口的可行性。但是，腦脊接口技術(shù)在精度、效率和實(shí)用性方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。
據(jù)了解，腦脊接口分為顱內(nèi)腦電解碼、脊髓刺激和體外監(jiān)測3個部分。以往腦脊接口解決方案采用多設(shè)備植入模式，需要分別在大腦左右側(cè)運(yùn)動皮層植入兩臺腦電采集設(shè)備、在脊髓植入一臺脊髓刺激設(shè)備。加福民團(tuán)隊提出“三合一”的系統(tǒng)設(shè)計方案，將三臺設(shè)備集成為一臺顱骨植入式微型設(shè)備，減小患者術(shù)后創(chuàng)口的同時，也能實(shí)現(xiàn)采集與刺激一體化，對患者自主運(yùn)動進(jìn)行閉環(huán)調(diào)控。這個方案可將解碼過程由體外轉(zhuǎn)入體內(nèi)，提高腦電信號采集穩(wěn)定性和效率，最終實(shí)現(xiàn)百毫秒級別的解碼速度和刺激指令輸出。
實(shí)時解碼是對腦脊接口的基本要求。“如果患者想抬腿，但算法沒有解碼出來，或者只是晚了幾秒，患者可能就會摔跤。”加福民介紹，團(tuán)隊花了將近3年時間，在算法層面實(shí)現(xiàn)了對大腦運(yùn)動意圖實(shí)時解碼的突破。
精準(zhǔn)刺激脊髓神經(jīng)根是幫助患者恢復(fù)行動能力的關(guān)鍵一步。加福民團(tuán)隊使用復(fù)旦大學(xué)張江國際影像中心的3T磁共振成像設(shè)備，精確捕捉腰骶段脊髓神經(jīng)根結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而構(gòu)建了從刺激參數(shù)到患者實(shí)際運(yùn)動的全鏈條仿真，并基于自研的深度學(xué)習(xí)框架，實(shí)現(xiàn)了對患者參數(shù)刺激效果的預(yù)測，極大縮短了脊髓刺激當(dāng)中的參數(shù)調(diào)優(yōu)時間。此外，團(tuán)隊采用紅外動捕、肌電等多模態(tài)技術(shù)，構(gòu)建健康步態(tài)以及多種異常步態(tài)數(shù)據(jù)集，建立算法模型，為腦脊接口技術(shù)奠定基礎(chǔ)。
加福民表示，下一步團(tuán)隊計劃開展更多腦脊接口臨床概念驗(yàn)證工作，同時將進(jìn)一步完善“三合一”顱骨植入式腦脊接口微型設(shè)備，完成第三方產(chǎn)品型式檢驗(yàn)，做好產(chǎn)品注冊臨床試驗(yàn)準(zhǔn)備，為脊髓損傷患者推開希望之門。
3月14日，記者從復(fù)旦大學(xué)獲悉，該校日前舉辦了成果發(fā)布會，其中全球首批4例“通過腦脊接口讓癱瘓者重新行走”的臨床概念驗(yàn)證成功。這背后的功臣是由復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院青年副研究員加福民團(tuán)隊研發(fā)的“三合一”腦脊接口技術(shù)。該技術(shù)使嚴(yán)重脊髓損傷患者在兩周內(nèi)實(shí)現(xiàn)自主控腿、邁步行走，為脊髓損傷治療帶來新的可能。
如何使脊髓損傷致癱患者恢復(fù)運(yùn)動能力，一直以來是醫(yī)學(xué)界重大難題。由于脊髓的神經(jīng)組織無法再生，脊髓損傷的治療長期以來存在很大的局限，患者大多只能通過物理治療、康復(fù)訓(xùn)練來進(jìn)行有限的恢復(fù)。2023年，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究團(tuán)隊首次驗(yàn)證了腦脊接口的可行性。但是，腦脊接口技術(shù)在精度、效率和實(shí)用性方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。
據(jù)了解，腦脊接口分為顱內(nèi)腦電解碼、脊髓刺激和體外監(jiān)測3個部分。以往腦脊接口解決方案采用多設(shè)備植入模式，需要分別在大腦左右側(cè)運(yùn)動皮層植入兩臺腦電采集設(shè)備、在脊髓植入一臺脊髓刺激設(shè)備。加福民團(tuán)隊提出“三合一”的系統(tǒng)設(shè)計方案，將三臺設(shè)備集成為一臺顱骨植入式微型設(shè)備，減小患者術(shù)后創(chuàng)口的同時，也能實(shí)現(xiàn)采集與刺激一體化，對患者自主運(yùn)動進(jìn)行閉環(huán)調(diào)控。這個方案可將解碼過程由體外轉(zhuǎn)入體內(nèi)，提高腦電信號采集穩(wěn)定性和效率，最終實(shí)現(xiàn)百毫秒級別的解碼速度和刺激指令輸出。
實(shí)時解碼是對腦脊接口的基本要求。“如果患者想抬腿，但算法沒有解碼出來，或者只是晚了幾秒，患者可能就會摔跤。”加福民介紹，團(tuán)隊花了將近3年時間，在算法層面實(shí)現(xiàn)了對大腦運(yùn)動意圖實(shí)時解碼的突破。
精準(zhǔn)刺激脊髓神經(jīng)根是幫助患者恢復(fù)行動能力的關(guān)鍵一步。加福民團(tuán)隊使用復(fù)旦大學(xué)張江國際影像中心的3T磁共振成像設(shè)備，精確捕捉腰骶段脊髓神經(jīng)根結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而構(gòu)建了從刺激參數(shù)到患者實(shí)際運(yùn)動的全鏈條仿真，并基于自研的深度學(xué)習(xí)框架，實(shí)現(xiàn)了對患者參數(shù)刺激效果的預(yù)測，極大縮短了脊髓刺激當(dāng)中的參數(shù)調(diào)優(yōu)時間。此外，團(tuán)隊采用紅外動捕、肌電等多模態(tài)技術(shù)，構(gòu)建健康步態(tài)以及多種異常步態(tài)數(shù)據(jù)集，建立算法模型，為腦脊接口技術(shù)奠定基礎(chǔ)。
加福民表示，下一步團(tuán)隊計劃開展更多腦脊接口臨床概念驗(yàn)證工作，同時將進(jìn)一步完善“三合一”顱骨植入式腦脊接口微型設(shè)備，完成第三方產(chǎn)品型式檢驗(yàn)，做好產(chǎn)品注冊臨床試驗(yàn)準(zhǔn)備，為脊髓損傷患者推開希望之門。
本文鏈接：http://jphkf.cn/news-2-1151-0.html腦脊接口技術(shù)：有望讓癱瘓者重新行走
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