让脊髓损伤的瘫痪患者重新行走?脑机接口技术让这一梦想近了一步。
6月11日下午,运动障碍脑机接口临床研究病房在南方医科大学珠江医院正式揭牌成立。据介绍,这是华南地区首个脑机接口临床研究病房。
病房下设5个病区,涵盖脑功能障碍、意识障碍、运动障碍、听觉障碍及神经退行性疾病等领域,将围绕脑机接口开展科研攻关、临床试验,并推动相关科技成果转化,促进脑机接口技术从科研向临床应用的跨越式发展。
珠江医院运动障碍脑机接口临床研究病房,一名脊髓损伤患者在脑机接口技术的辅助下进行行走训练。
脑机接口技术将“运动想象”变成操作指令
在珠江医院运动障碍脑机接口病房,41岁男子阿良(化名)时隔半年后,重新体验到了“行走”的感觉。
“等这一刻等了半年了,很激动!”阿良在去年12月意外摔伤,造成脊髓损伤,之后一直无法行走,只能尽力进行康复训练。
这次在脑机接口技术辅助下的康复训练,对阿良是个全新体验。工作人员帮他戴上无创脑电帽,运动障碍脑机接口临研病房负责人、康复医学科主任吴文打开了前方屏幕上的软件系统,告诉阿良:要集中注意力,想象自己走起来的感觉,“想得越专注、越强烈,就能越快让机器带你走起来!”
阿良前方几米的屏幕上,左边显示虚拟人物走路的动画,以引导他进行运动想象;右边显示阿良的脑电信号波动情况。几次尝试下来,阿良的脑电信号终于达到所需强度,康复器械运转起来,他的双腿被带动着“走”了起来。
吴文介绍,脑机接口通过头皮电极接收并解码脑电信号,利用视频及指导语引导,把“运动想象”变成操作指令,指令驱动外部设备(如机械外骨骼)或直接刺激脊髓/腿部神经,带动肢体活动或触发肌肉收缩,完成行走动作,从而促进患者下肢功能的恢复。
医生表示,这种训练其实相当辛苦,需要病人集中注意力,才能让脑电信号达到驱动器械所需的强度,但这一过程也可以一定程度促进病人下肢功能的恢复,为脊髓损伤、中风等患者提供了重新站立行走的可能。
在该病房,同样可以使用脑机接口技术的还有一台踩单车康复机。一名中风后偏瘫的患者,通过脑机接口设备,把“运动想象”变成操作指令,驱动康复设备,带动他的双腿完成踩单车动作,以锻炼下肢运动能力。
珠江医院运动障碍脑机接口临床研究病房,一位中风后偏瘫患者在脑机接口技术的辅助下进行康复训练。
开展帕金森、癫痫、抑郁相关研究
在脑功能障碍脑机接口病房,一位DBS(脑深部电刺激治疗)术后的帕金森病患者正在进行运动状态评估,他的步伐相当快捷和稳定,肉眼看与普通人几乎没有差别。
医生展示了这名患者术前和术后的视频对比,术前,他拿着纸张的左手震颤不已,术后,他能够基本平稳地拿起纸张阅读。
该病房负责人、功能神经外科主任郭燕舞介绍,这位病人做评估时,各种运动数据会被评估室的自动评估系统的摄像头捕捉、记录,通过AI自动分析评估患者步态、肌张力、震颤等症状,这比肉眼观察能更好地识别、避免偏差,同时评估的效率、准确性、可重复性也大大提高。
同时,DBS手术中植入的颅内电极,可以采集大脑深部核团信号,并生成为运动调节关键脑电数据,再结合可视化程控系统自动呈现出相关数据图表和数据模型,医生可以直观地调控靶点位置及相应程控参数。
利用目前的5G网络,病人可以在家里接受远程遥控控制,调整电极精准刺激大脑靶点,调控神经核团的异常放电,缓解病人的震颤、僵硬、运动迟缓等症状。
郭燕舞介绍,该病房正在联合多家科研机构开展帕金森、癫痫、抑郁等患者深部脑网络解析及调控相关的临床研究,有望为患者提供更为精准和有效的治疗方案。
脑功能障碍脑机接口病房的相关设备。
华南首个脑机接口临床研究病房
除运动障碍、脑功能障碍领域,珠江医院还在意识障碍、听觉障碍及神经退行性疾病等领域设置了脑机接口临床研究病房,共5个病区。
珠江医院神经外科中心主任兼小儿神经外科主任张旺明介绍,每个病区都分别组建了技术转化团队、临床治疗团队、数据管理团队、伦理委员会,下设多个支撑小组,通过多种先进设备和技术,打造一体化的脑机接口技术平台,实现对患者的评估、调控、训练,通过闭环神经调控、非侵入式/侵入式脑机接口技术、智能康复系统等,推动多种疑难重症患者的功能恢复和生活质量改善。
珠江医院院长郭洪波表示,在脑机接口领域,珠江医院已率先将超声神经调控技术用于癫痫非人灵长类动物模型,率先开展无创超声迷走神经刺激治疗癫痫的临床研究,还开发出“多模态脑机接口系统”,推动脑部疾病康复治疗技术突破,“此次成立华南首个脑机接口临研病房,将加速脑机接口技术从实验室走向临床,从概念验证走向实际应用,最终惠及广大饱受神经系统疾病困扰的患者,让科技的温度,照亮神经康复的路径”。
珠江医院副院长张宏征表示,作为华南地区首个脑机接口临床研究病房,珠江医院将致力于打造出更普惠的技术应用场景、更具影响力的临床高地、更高效的临床转化平台,通过构建“基础研究-临床转化-产业应用”全链条创新体系,推动神经解码、智能康复等关键领域实现技术突破。
此次脑机接口临床研究病房揭牌仪式由珠江医院与广东省医学会共同主办。仪式现场,琶洲实验室、中国科学院深圳先进院两家科研机构以及6家企业代表分别与医院签约开展相关临床研究项目合作。
采写:南都记者 李文 通讯员 马彦 伍晓丹