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2021 年被视为元宇宙元年，而早在 “元宇宙” 这一概念充斥整个网络之前，被视为元宇宙终极 “交互” 方式的脑机接口（brain-computer interface，BCI）已率先应用于医学领域。 脑机接口，指直接连接人 / 动物大脑与外部设备，并实现大脑与设备信息交互的通道，可通过外接设备对大脑进行监测、改善、增强等动作。科幻电影里，人们经由这一通路去往虚拟世界；现实生活中，这一技术正逐渐应用于攻克更多传统方式无法治疗的疾病。 脑机接口技术在临床当中的应用，最早是对于癫痫的预测。资料显示，基于非侵入式脑机接口的头皮脑电图（electroencephalogram，EEG）在临床中应用于癫痫诊治已有近 100 年的历史，且至今仍为最常用、最经济的脑电波检测手段。 后来，随着探索的深入以及软硬件水平的提高，脑机接口技术在医学领域的应用范围不断拓宽，包括通过 EEG 和脑深部电刺激（Deep Brain Stimulation，DBS）治疗帕金森、慢性顽固性疼痛、难治性癫痫等神经 / 精神类疾病以及运动障碍。 近几年，研究人员对于大脑感觉运动皮层、认知皮层脑电信号的解码能力趋于成熟，与之相对应的，基于 EEG 的非侵入式脑机接口成为临床应用中进展较快的方向，国内已有博睿康、臻泰智能、海天智能、念通智能、司羿智能等公司进行布局，涉及运动康复训练、神经疾病诊疗等过程。 为进一步了解脑机接口技术在临床中的应用进展，以及 BCI 技术为临床医学带来的改变，生辉与臻泰智能创始人兼 CEO 王浩冲进行了对话。 
图丨臻泰智能创始人兼 CEO 王浩冲（来源：受访者提供） “我认为，基于 EEG 的脑机接口技术在脑卒中、脑损伤导致的认知 / 运动功能障碍治疗场景会逐步落地；未来 3-5 年，将有多种神经系统疾病可以通过脑机接口技术进行干预和治疗。” 对此，王浩冲介绍说，“今年，臻泰智能针对脑卒中康复训练研发的脑机接口上下肢主被动协同康复机器人已经完成了型式检验和临床试验，目前正处于注册审评阶段，预计明年上半年上市。” 
脑机接口：为损伤的大脑提供意念表达通路 脑卒中俗称中风，是一种急性脑血管疾病，分缺血性和出血性两种，为由脑部血管突然破裂或阻塞导致血液无法流入大脑引发的脑组织损伤，常见后遗症包括运动功能、感觉功能、言语功能、吞咽功能等障碍，严重情况可造成死亡。 今年 9 月，柳叶刀子刊 Lancet Neurology 上刊登的 2019 年全球疾病负担研究显示，脑卒中为全球第二大死亡原因，占总死亡人数的 11.6%；另外，脑卒中也是导致全球伤残调整寿命年（disability adjusted life year, DALYs）的第三大病因，占全球总 DALYs 的 5.7%，仅次于新生儿疾病（7.3%）和缺血性心脏病（7.2%）。 伤残调整寿命年： 指从发病到死亡所损失的全部健康寿命年，包括因早死所致的寿命损失年和疾病所致伤残引起的健康寿命损失年两部分，是计算因各种疾病造成的早死与残疾对健康寿命年损失的综合指标，也是测算疾病负担的主要指标之一。 目前，康复治疗为降低脑卒中后遗症致残率的有效途径之一，临床中广泛使用的康复训练方案包括针灸理疗、人工辅助、康复训练机器人等方式。“其中所使用的康复训练机器人多为通过设备运动带动患者肢体被动、机械、重复地训练，对患者的刺激是单一的。”王浩冲进一步解释说，“但其实，康复训练的本质就是为了给患者提供更丰富的刺激，具体到脑卒中的康复训练中，是指通过更丰富的刺激增强大脑神经的活跃度，进而促进旁路神经代偿或重塑，以恢复患者受损的神经对上 / 下肢的控制能力，让患者最大限度地重拾生活自理能力。”对于达到康复训练效果更佳这一目标，连接大脑与身体外部设备的脑机接口技术提供了可能。“脑机接口技术可以将患者想要支配肢体运动的意念解读出来，并且在外接设备的配合下，完成大脑'指挥’肢体运动的动作，这样就实现了患者的'主动’训练，可从本质上提升康复训练效果。”通过脑机接口技术的介入，原本单一、被动的机械化康复训练将变为交互、主动的康复治疗方案，这是对整个康复过程实现质变的关键一环。“脑机接口技术在整个过程中负责采集大脑产生的脑电信号，然后通过算法将脑电所代表的含义解读出来，并将其代表的含义传输至'执行端’。”成立于 2018 年的臻泰智能，为西安交通大学机械工程学院医工交叉研究所孵化项目，创始团队成员也大多毕业于西安交大，在脑机接口、机器人研发方面有深厚的技术积累。其中，王浩冲在西安交大期间跟随国家 863 项目首席专家、AI 医疗器械标准组科学家徐光华教授进行脑机接口技术及其应用的研究，脑控智能康复机器人为其主要参与研究项目；公司联合创始人、CTO 史改革在机器人设计、制造方面拥有丰富的经验，是一位连续创业者，曾获 RoboMaster 机器人大赛全国总冠军；臻泰智能研发负责人韩丞丞，为国内首批脑机接口算法博士，在脑机接口临床研究方面有着丰富经验。成立第二年，臻泰智能便获得联想创投独家投资的 500 万元人民币天使轮资金；今年，该公司完成奇绩创坛 Pre-A 轮融资，成为陆奇博士除 NeuraMatrix 之外在脑机接口领域的又一布局。据介绍，其研发的脑机接口主被动协同康复训练系统融合了脑机接口、虚拟现实（VR/AR）、机器人控制三大核心技术，也就是 “BCI+VR + 机器人” 的脑机智能康复整体解决方案。具体而言，首先利用 VR/AR 构建沉浸式场景，对患者进行视觉运动目标任务诱导，激发其运动想象意图；其次，通过非侵入式脑机接口采集患者运动意图的脑电信号，精准解码并输出指令；最后，机器人接收指令，带动患者进行肢体运动，完成主被动协同康复训练。通过视觉、运动两个大脑皮层区域的协同诱发，在该系统多脑区融合信号处理算法辨识下，对运动意图解码准确率可达到 90% 以上，响应时间为 1s / 次。运动康复治疗的本质是神经代偿 / 重塑，而反馈刺激则是运动康复完整实现的前提条件。“VR/AR 技术构建的沉浸式 3D 训练场景，可以对患者进行更强的运动想象刺激，强化其运动意图的产生”，“机器人可以辅助患者进行肢体运动，通过不同的力度让患者感受变化，强化患者对刺激的反馈”……从王浩冲的用词中可以明显看出，患者 “接收刺激” 以及 “对刺激的反馈” 在神经系统损伤患者康复治疗过程的重要性。据他透露，与传统康复设备相比，患者使用 “脑机接口 + 虚拟现实 + 智能机器人” 融合而成的系统进行康复训练，效果可提升 30% 左右，对应达到同样程度治疗效果的用时可减少 1/3。针对脑卒中患者不同部位康复的需求，臻泰智能也提出了全周期的脑机智能康复整体解决方案，包括脑机接口上下肢康复机器人、脑机接口手功能康复训练系统等。其中，脑机接口上下肢康复机器人设计了虚拟仿生骑行的运动动作，通过脑机接口控制的训练车进行上下肢协同训练，实现认知、运动功能的双重任务刺激反馈，有效促进患者认知、运动平衡以及四肢协调功能的改善。图丨陕西省康复医院患者使用脑机接口上下肢主被动康复训练机器人脑机接口手功能康复训练系统，通过手部镜像动作任务诱导，融合了视觉运动的协同刺激诱发，可有效激活患者视觉和感觉运动皮层的多脑区响应，通过直接的运动意念控制设备进行康复训练，实现了 “中枢 - 外周 - 中枢” 的闭环刺激，对患者手功能自理能力的提升起到了显著作用。图丨脑机接口手功能康复训练系统（来源：受访者提供）有统计数据预计，2040 年，中国脑机接口纯设备市场规模将达到 560 亿人民币，年均复合增长率在 21%。众所周知，非侵入式和侵入式为脑机接口技术发展的两大方向，二者各有利弊。非侵入式对使用者无创伤，但因设备与神经元之间存在大脑皮层等障碍，脑电信号获取量小且精度差，只能实现对粗大动作的调控。更精细、大量的脑电信号获取，则需要电极与神经元更近距离的接触，侵入式脑机接口技术具有独特优势。目前，臻泰智能已亮相的产品均为基于非侵入式脑机接口技术开发的系统，但其实，相比非侵入式脑机接口的康复训练，侵入式可对重度病症患者进行治疗，如对脊髓损伤、成瘾性疾病、高位截瘫等神经系统疾病。王浩冲表示，“可以通过侵入式脑机接口技术在患者的大脑运动皮层直接植入电极，这样就可以精确到单个神经元，对患者想做的精细动作进行解码，再配合外骨骼机器人即可直接帮助患者重新站立。”为了对更多难治性疾病进行有效的治疗，臻泰智能在侵入式脑机接口方向亦有所布局。他提到，目前正在筹备进行动物试验，预计未来也将推出侵入式脑机接口产品。最后，王浩冲表示，“现在，脑机接口技术在康复治疗场景中正在落地，未来，它所连接的终极元宇宙也将逐步变为现实。”https:///10.1038/s41467-021-27317-1
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