脑机接口抑制癫痫!浙大自主研发脑“反导系统”,首位患者治疗后出院
 3940
 小镇新闻
 王麒龙2
 2021-04-26 10:38


癫痫是一种常见的多发病。据了解,中国的癫痫患病率约为4.7‰-8.5‰,仅在中国就有上千万的癫痫病人,约30%的癫痫患者通过药物治疗无效,需要通过手术或者神经调控方式进行治疗。
 
4月19日,首位接受我国自主研发的首款闭环神经刺激器植入手术的癫痫患者,在浙江大学医学院附属第二医院出院。这是第一例接受中国首例本地生产的BCI闭环响应刺激器植入的癫痫患者,标志着BCI在诊断和诊断BCI临床研究方面的重要突破。
 
据了解,闭环神经刺激器是一项基于BCI技术的先进技术,可在早期识别癫痫发作,并能够响应癫痫发作而提供治疗性电刺激。
 

浙江大学脑机接口临床转化研究团队负责人之一、浙大二院神经外科教授张建民在接受新华社采访时表示:“经过一个月密切跟踪观察,综合分析各项脑电数据及临床效果,结果令人满意,是我国脑机接口临床转化研究在难治性癫痫诊治领域的一项重要突破。”
 
张建民说:“与传统癫痫灶切除手术相比,这种闭环神经刺激器植入大大减小了开颅手术损伤,还弥补了临床遇到的诸如双侧海马硬化等无法通过传统手术切除病灶的治疗空白。与迷走神经刺激术、脑深部电刺激术等其他神经调控治疗技术相比,具有按需精准刺激、闭环调控与自动预警等优势。”
 
手术后,闭环神经刺激器对患者效果良好。SAHZU神经外科部副主任朱君明说:“这种植入物有效地检测到了几种癫痫发作的信号,并及时而准确地刺激了癫痫发作。”
 
据报道,此次接受闭环神经刺激器植入手术的是一位33岁的女性患者,癫痫病史长达19年,在规范化接受多种抗癫痫药物治疗后癫痫控制效果仍不佳,临床诊断为双侧颞叶癫痫,药物难治性癫痫并伴有双侧海马硬化,无法通过致痫灶切除等传统外科手术方式获益。在获知浙江大学研发出国内首款闭环神经刺激器并通过医院人体研究伦理审核后,患者及其家属签署了相关知情同意书,同意作为第一例临床植入志愿者参与本次临床研究。
 
 
首位接受手术的患者戴上此配套装置,即可给安装在脑部的闭环神经刺激器蓝牙充电,充电2小时机器可以待机一周,与国外产品需2到3年定期取出更换电池相比,我国自主研发的产品使用寿命达10年左右。
 
浙江大学研究团队开发的闭环神经刺激器通过使用无线充电技术大大提高了产品的使用寿命,并且与国外同类产品相比体积更小,重量更轻。 
 
张建民表示,首例患者出院是该技术未来临床应用的良好开端。将进行更大样本的临床试验,以促进新技术的早期应用,为中国大多数顽固性癫痫患者带来安全有效的新疗法。


十年磨一剑,自主研发脑机接口技术跻身全球TOP


自2010年以来,由张建民和朱君明领导的BCI临床研究团队一直在努力开发该国本地生产的闭环神经刺激器。该研究团队花了十多年的时间才最终实现从技术到临床应用的突破。 


其实在去年年初,也是浙大二院神经外科,还公布过一项重要成果,其与浙江大学求是高等研究院“脑机接口”团队合作完成国内第一例植入式脑机接口临床研究,让一位72岁的截瘫患者可以完全利用大脑运动皮层信号精准控制外部机械臂与机械手实现三维空间的运动,同时首次证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制是可行的。
 
 
除了吃喝、社交、娱乐外,这项最新成果将有助于肢体瘫痪患者进行运动功能重建,从而提高生活质量,未来也将对辅助运动功能、失能者功能重建、老年机能增强等更多领域产生积极影响。把微电极阵列直接插入大脑运动皮层里面,完成植入式操作,可以检测单个神经元细胞放电情况,获取的信号更直接、稳定和丰富。

 

以往在国际上已经报道的研究植入式脑机接口的志愿者均为中青年,而本次张先生是典型的高龄患者,在体力、注意力、情绪配合等方面都相对较弱。浙大二院神经外科主任张建民说:“这次实验的个体化程度要求高,没有任何先前经验可供参考,需要我们在围手术期管理、手术操作、电极植入精度以及术后训练模式、信号分析、医护照护等多个方面进行不断探索和创新。”
 

植入式脑机接口应用新场景


近年来兴起的脑机接口技术我们都不陌生,从马斯克的neuralink到各种植入式仪器,这一技术成为了未来科技发展的大趋势已不容置疑。

 
neuralink脑机接口产品概念图
 
作为新一代人机交互和人机混合智能的关键核心技术,脑机接口对神经工程的发展起到了重要支撑与推动作用,帮助人类从更高维度空间进一步解析人类大脑的工作原理。脑机接口这一新技术领域探索性的将大脑与外部设备进行通信,并借由脑力意念控制机器。例如在控制机械臂等方面帮助提升应用精度,将为神智清醒,思维健全,但口不能言、手不能动的患者提供精准康复服务。
 
植入式脑机接口相比非植入式头皮贴片方式精准度更高,可以编码更复杂的命令,但非植入式更安全,接受程度也更好。目前各个脑区里研究比较充分的有运动皮层、感觉皮层和视觉皮层;其中运动皮层脑机结合已经可以做到用意念控制机械手完成简单的三维运动、手腕方向和手指握力,例如机械手移动和抓握,但太精细的动作目前还做不到,这也是未来需要攻克的方向。
 
为了突破壁垒,浙江大学脑机接口临床转化研究团队2010年开始探索这一领域,张建民和朱君明作为项目负责人先后获得国家高技术研究发展计划(“863计划”)、浙江省重大专项和浙江省重点研发计划等项目支撑,与杭州诺为医疗技术有限公司合作,完成从原理样机开发到动物实验等临床前研究,实现自主知识产权的闭环神经刺激器研发。
 
早在2012年,浙大团队就在猴子脑中植入微电极阵列,运用计算机信息技术成功提取并破译了猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号,使猴子能通过自身“意念”直接控制外部机械手臂。进一步的在2014年,浙大团队在人脑内植入皮层脑电微电极,实现“意念”控制机械手完成高难度的“石头、剪刀、布”手指运动,创造了当时的国内第一。
 
从最初实现电极植入大鼠脑部的“动物导航系统”到脑机接口应用在人的大脑上,团队花了十余年的时间。而今天的这项研究也意味着浙江大学的脑机接口技术已经可以跻身世界最先进水平。


王麒龙2 
写点什么把
点赞
0
发表
6
人工智能小镇
  浙公网安备 33011002013289号 | 技术支持:浙江菜根科技产业发展有限公司

人工智能小镇APP下载

IPhone/Android