医学故事.健康 中华医学会理事 神经外科教授
上海脑机接口技术突破：从科幻迈向现实的医疗变革
在科技飞速发展的今天，脑机接口技术正以前所未有的速度从科幻构想逐步走向现实应用，而上海在这一前沿领域扮演着极为重要的角色。
今年 11 月份，上海首例脑机接口产品临床试验植入手术在位于闵行区的复旦大学附属华山医院虹桥院区成功进行。这一标志性事件犹如一颗重磅炸弹，在医疗科技界引发了强烈的震动与广泛的关注。术后一月有余，患者的恢复情况成为众人瞩目的焦点。在近日举行的国际脑机接口大会上，复旦大学附属华山医院院长毛颖首度公开了患者术后康复情况，他用 “震撼” 二字来形容，“患者恢复过程非常顺利，改善十分明显！” 毛颖介绍说，在气囊手套辅助下，患者已经能够自如地手拿杯子喝水，这一简单的动作对于常人而言稀松平常，但对于因颈椎脊髓损伤导致手部无法抓握、无法站立且历经 4 年康复无改善的这位 38 岁患者来说，无疑是开启了全新的人生篇章。
此次手术采用了 “在线时域空域脑功能定位系统”，展现出了极高的技术水准。手术团队仅用 3.3 分钟就快速精准地定位了手部运动／感觉脑区，大大缩短了手术时间，且定位偏差在毫米级精度范围内，整个手术过程仅用时 1 小时 40 分钟，并且无须术中唤醒患者。此次患者植入的是博睿康医疗科技（上海）有限公司与清华大学生物医学工程学院洪波教授团队合作开发的脑机接口产品，这也是该产品在全国的第三例临床试验植入手术。
上海脑机接口技术突破：从科幻迈向现实的医疗变革
前两例接受该产品植入手术的患者恢复进展同样令人振奋不已。第一例患者老杨（化名）四肢瘫痪长达 14 年，在实施手术半年后，便可以依靠自己脑信号的指挥，抓握勺子进食和喝水。“在手术之前，老杨要把桌面上 5 厘米的木块拿起来是完全不可能的，他手肘有一点点运动能力，但是手部功能完全瘫痪；9 个月之后他可以轻松地把 7.5 厘米的木块放到架子上。” 这一系列的变化清晰地展示出脑机接口技术给瘫痪患者带来的巨大希望。第二例患者因车祸引起脊髓损伤，通过意识控制光标移动，且实现了不错的运动速度和准确率，甚至能够 “脑控” 轮椅出门去逛超市，完全依靠自己的意念控制轮椅拐弯、前行。
2024 年 8 月，博睿康这款产品成为我国首款进入创新医疗器械特别审查程序的脑机接口产品。洪波表示：“明年这台我们自主研发的 NEO 脑机接口设备将在全国十个中心完成 30 至 50 例脑机接口植入的临床试验。未来，中西部地区同种病例患者也有机会参与临床试验。” 这意味着脑机接口技术将在更广泛的范围内得到应用与验证，让更多患者受益于这一前沿科技成果。
上海脑机接口技术突破：从科幻迈向现实的医疗变革
脑机接口技术作为一门未来产业，近两年在全球范围内蓬勃发展，创新成果不断涌现，其技术路线也呈现出多样化的特点。目前大致可分为侵入式、非侵入式以及半侵入式三种。以博睿康脑机接口设备为例，其由电极、体内机和体外机组成，采集信号的电极放置在颅骨内、硬脑膜外，属于 “半侵入式”，具有微创的优势。而马斯克的 Neuralink 公司采用的是 “侵入式” 脑机接口技术路线，将电极等信号记录装置植入硬脑膜下的大脑皮层，能够进行高通量的神经信号采集。国内的 “脑虎科技” 则是将采集信号的电极放置在硬脑膜内，大脑皮层外。此外，一些非侵入式脑机接口设备也相继问世，如今年 9 月份美国一家脑机接口初创公司 Neurable 发布的耳机款脑机接口设备，据称可帮助提高注意力。
对于这些不同的技术路线，中科院上海微系统所副所长、脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎解释称，脑机接口作为未来产业和前沿技术，大家关注的技术方向区别很大，但这些技术方向并没有优劣之分，技术最终落地取决于不同应用场景下的稳妥选择。“侵入式脑机接口，其优势是电极与大脑的神经元近距离接触，能进行高通量、高质量的神经信号采集，但组织损伤、炎症反应等风险比另两种技术路线高；非侵入式脑机接口技术风险很低，但能够提取的大脑信号精度较低，能完成的功能受限。在脑机接口信号性能和病患创伤之间取得平衡，让患者最大限度受益，可以说是这个行业的‘第一伦理’。” 这一理念深刻地反映出脑机接口技术在发展过程中需要兼顾技术创新与患者安全、福祉的重要性。
上海脑机接口技术突破：从科幻迈向现实的医疗变革
在上海，脑机接口产业的发展得到了多方面的有力支持与推动。两年前发布的《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》就明确提出，要加速 “非侵入式” 脑机接口技术、脑机融合技术、类脑芯片技术、大脑计算神经模型等领域突破，探索脑机接口技术在肢体运动障碍、慢性意识障碍、精神疾病等医疗康复领域的应用。2020 年陈天桥雒芊芊研究院（TCCI）第一个脑科学前沿实验室在上海华山医院虹桥院区落成投入使用，实验室涵盖了脑机接口、睡眠梦境、认知评估、数字医疗等多项内容，以国际化和产业化为核心特色，进一步助力脑科学研究。在这样良好的创新生态环境下，上海已孵化落地博睿康、脑虎科技、阶梯医疗等创新型企业，它们在脑机接口技术的研发与应用推广方面发挥着积极的作用。
脑机接口产业的下一步发展方向成为了行业内人士深入思考与探讨的重要议题。洪波表示，脑机接口在神经信号采集、无线供能和通讯方面，目前缺乏成熟的芯片解决方案，团队正在与上海的高校和企业合作进行针对性的研究。他期望在未来 3 - 5 年内持续迭代其植入脑机接口产品，“使它越变越小，通道数越来越大，最终成为连接大脑和外部设备的革命性界面。” 陶虎介绍，目前脑虎公司自研的微创植入式高通量柔性脑机接口系统，在部分领域打破了国外技术垄断，且公司在柔性电极、生物材料、芯片设计、核心算法、数字脑库、植入方式等诸多环节实现了突破。“未来我们希望推进高通量柔性脑机接口系统与人工智能技术的结合，更好赋能重大脑疾病诊疗，帮助渐冻症、高位截瘫等患者重建语言和运动功能。” 毛颖则提出：“我们希望经过多次磨合，能为临床与产业相互协调培养一支非常好的队伍。后续随着新型脑内植入物不断革新，大脑多个功能也将逐步被更好地理解。” 他坚信未来脑机接口会是生物医药产业的一个重要发展方向，“有理由相信，在大量病例训练和技术迭代基础上，未来会有更好更适用的临床场景。脑机接口主要是对‘脑’和‘机’进行研究，只有实现了‘脑’和‘机’的交互，才是真正的脑机接口，这一领域涉及非常前沿的产业集群，包括医学、材料、集成电路等等，未来发展空间巨大。”
从上海首例脑机接口植入手术的成功实施，到众多患者展现出的令人惊喜的康复效果，再到脑机接口技术路线的多元探索以及产业发展的战略布局与未来展望，这一系列的进展与突破都表明脑机接口技术正处于快速发展的黄金时期。它不仅为瘫痪患者、中风患者、抑郁症患者等带来了前所未有的康复希望，也在全球科技竞争的舞台上彰显了上海乃至中国在这一前沿领域的实力与潜力。随着技术的不断迭代升级、芯片解决方案的逐步完善、与人工智能等技术的深度融合以及临床应用场景的持续拓展，脑机接口技术必将在未来的医疗领域乃至整个社会引发更为深刻的变革，重塑人们对于大脑与机器关系的认知，开启人类与科技协同共进的崭新篇章。我们有理由满怀期待地关注这一领域的后续发展，见证更多奇迹的诞生，因为它所蕴含的无限可能正等待着我们去探索与挖掘。
