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清華大學完成首例無線微創腦機介面臨床試驗,幫助四肢癱瘓者實現自主腦控喝水

2024-02-01 07:31:39

腦機介面透過記錄和解讀大腦訊號,實現大腦和計算機之間直接通訊。一方面可以幫助漸凍症、脊髓損傷、等腦疾病患者康復;另一方面有望實現腦機融合智慧,直接拓展人腦資訊處理能力。

2023年10月24日,清華大學醫學院洪波教授帶領團隊設計研發的無線微創植入腦機介面——NEO(Neural Electronic Opportunity),在宣武醫院成功進行首例臨床植入試驗。宣武醫院趙國光院長、單永治主任團隊主持手術規劃及植入手術。

2024年1月29日,聯合團隊召開臨床試驗階段總結會,宣佈首例患者腦機介面康復取得突破性進展。

無線微創植入腦機介面NEO系統及其體內機

兩枚硬幣大小的腦機介面處理器植入高位截癱患者顱骨中,成功採集感覺運動腦區神經訊號。首例患者是一位車禍引起的頸椎處脊髓完全性損傷(ASIA評分A級),處於四肢癱瘓狀態已經14年。

該系統採用無線微創設計,體內機埋在顱骨內,電極覆蓋在硬膜外(硬膜位於顱骨和大腦皮層之間,起到保護神經組織作用),不損傷大腦細胞,手術後10天患者出院回家。居家使用時,體外機隔著頭皮給體內機供電,並接收腦內的神經訊號,傳送到電腦或者手機上,實現腦機介面通訊。

系統採用了近場無線供電和通訊技術,植入顱骨的體內機無需電池,患者可以終生使用。經過三個月的居家腦機介面康復訓練,患者可以透過腦電活動驅動氣動手套,實現自主喝水等腦控功能,抓握準確率超過90%;患者脊髓損傷的ASIA臨床評分和感覺誘發電位響應均有顯著改善。

宣武醫院趙國光院長團隊進行首例植入手術

與馬斯克領導的Neuralink腦機介面不同,無線微創植入腦機介面NEO把電極放在大腦硬膜外,透過長期動物試驗研製,不會破壞神經組織;採用了近場無線供電和傳輸訊號,體內無需電池。

此次臨床應用的NEO系統軟硬體由清華大學醫學院洪波教授團隊與博睿康科技合作開發,臨床合作單位包括宣武醫院、天壇醫院。

據瞭解,第二例脊髓損傷患者植入已於2023年12月19日在天壇醫院成功進行,訊號接收正常,患者居家康復訓練中。

該項無線微創腦機介面的臨床試驗分別於2023年4月和5月透過宣武醫院、天壇醫院倫理審查,並進行了國際和國內植入醫療器械臨床試驗註冊 (NCT05920174、滬械臨備20230175) 。

據公開資訊報道,Neuralink團隊的腦機介面首例患者臨床植入於2024年1月28日進行,患者正在康復中,初步結果表明神經放電訊號正常。

清華醫學生物醫學工程學院腦機介面研究團隊長期開展腦機介面原理、演算法和臨床轉化研究。2015年高小榕、高上凱教授團隊在頭皮腦電穩態誘發電位腦機介面中,達到319位元/分鐘的資訊傳輸率;2021年洪波教授團隊在無線微創腦機介面臨床前研究中,每個電極等效資訊傳輸率達到20位元/分鐘,均超過當時國際同類腦機介面最高水平。

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