中国团队实现！四肢截瘫患者通过大脑硬膜外芯片植入实现自主脑控喝水

    作者|章剑锋
2月1日，首都医科大学宣武医院赵国光教授团队、清华大学医学院洪波教授团队召开无线微创脑机接口临床试验阶段进展总结会，宣布全球首例植入式硬膜外电极脑机接口辅助治疗颈髓损伤引起的四肢截瘫患者行为能力取得突破性进展。与会的团队专家并回答了媒体关心的问题。

据了解，该起手术由首都医科大学宣武医院团队主刀，将两枚硬币大小的脑机接口处理器通过神经外科医生的操作植入高位截瘫患者颅骨中，成功采集感觉运动脑区颅内神经信号。手术后10天患者出院回家。居家使用时，体外机隔着头皮给体内机供电，并接收脑内的神经信号，传送到电脑或者手机上，实现脑机接口通信。
经过三个月的居家康复训练，该患者目前可以通过脑电活动驱动气动手套，实现自主喝水等脑控功能，抓握准确率超过90%。患者脊髓损伤的ASIA临床评分和感觉诱发电位测量均有改善。
与马斯克脑机接口公司Neuralink首款名为“心灵感应”（Telepathy）产品的技术不同，宣武-清华团队在无线微创方面实现了两大突破，一方面通过植入脑机接口NEO，将内机埋在颅骨内，电极覆盖在硬膜外，在保证颅内信号质量的同时，不破坏神经组织；另一方面它采用了近场无线供电和传输信号，植入颅骨的体内机无需电池。该项无线微创脑机接口的临床试验分别于2023年4月通过宣武医院审查，10月开展了首例手术，并进行了国际和国内植入医疗器械临床试验注册（NCT05920174、沪械临备20230175）。
植入的电极设备没有侵入破坏脑体，宣武医院院长赵国光说，“我们通过手术经验、手术路径和现有的认知，尽可能规避掉给患者带来的感染风险。”
网易新闻等多家媒体现场参加了该次会议，首都医科大学北京宣武医院院长赵国光、国家神经疾病医学中心常务副主任唐毅、首都医科大学宣武医院神经外科功能中心行政副主任单永治、国家神经疾病医学中心科研转化部副主任魏鹏虎等专家出席。以下择要摘发现场的互动内容：
网易新闻：这次的脑机接口手术是把电极植入患者的颅骨上，而不是直接放进大脑里，是什么考虑？
赵国光：人的大脑最表层是头皮，头皮下面一层就是颅骨，颅骨的下面就是硬脑膜，脑膜下面包裹着的就是整个大脑的脑实质。
我们这次并没有把电极植入到脑实质里，而是放在包裹大脑的硬膜外面，能够满足对脑电信号记录的敏感性，又不对脑组织造成损伤，还可以长期放置。
国际上植入到大脑中的侵入式脑机接口，比放在大脑硬膜外面的脑机接口、或放在头皮表面的脑机接口，能更加精准采集到脑电信号，尤其是大脑深部的脑电信号，无论是波幅、带宽，还是频率。但我们考虑到的这个电极是要长期放在脑子里的，有可能引起免疫反应、炎症反应，就跟你手上扎一个刺，它一定会出现炎症肿胀，终究有一天它要排出来（异物排斥），这也是科学界在这方面一直以来的考量重点。

无线微创植入脑机接口NEO系统及其体内机/宣武医院供图
网易新闻：和外戴的脑机接口不同，侵入式的脑机接口安全性的问题大家都很关注，你们这个手术的安全性如何确保？
赵国光：脑机接口手术，在设计上就要规避各种并发症，如果脑积液漏了，脑中的电极装置长期泡在液体里，发生感染的几率就非常大，我们这次的手术没有突破硬脑膜，装置是放在硬脑膜外面，脑膜底下包裹着的重要脑组织相当于一个水囊，我们没有让这个水囊破了，整个囊壁保持非常完好。一个东西长期泡在水里一定会发生感染，这个问题我们已经规避了。
再有我们把装置放在颅骨外，给颅骨打了一个骨槽，也减少皮下的一些张力。
魏鹏虎：我们采用的是铂铱合金，它是我们之前用了10来年的一个电机，是比较安全的。还有电池封装，传统的植入式刺激设备，电池封装技术是已经很成熟了，但是我们这次的手术不涉及这一块，因为患者颅内就没有电池，整个是通过外挂机来供电，供电系统和信号系统都在体外，所以说是比较安全的设备。
单永治：第一，从我们临床角度来说，植入式脑机接口我们总共做了差不多四十几个病人，包括脊柱损伤和癫痫病人，目前没有任何明显副作用和并发症，包括所使用材料它的生物谱兼容性，到目前为止是没有不良反应的。
从植入以后的长期监测来看，信号提取各方面性能目前都还是很好。这些脑机接口将来哪天如果不想用了，随时可以取出来。也就是说，我们这种植入它是一个可逆的医疗行为，不是说植入之后再也拿不出来了。
网易新闻：植入脑机接口的患者，目前是什么样的状况？
赵国光：患者老杨54岁，他因为车祸导致脊髓损伤有14年了，是高脊髓的损伤，脖子以下的身体和四肢都已经丧失了知觉和运动能力，他希望恢复右手的能力，能够完成喝水、吃饭甚至未来写字这样一些动作。
我们和清华大学医学院团队讨论植入方案，手术前通过磁共振测定大脑支配老杨右手运动的功能区域，把两个硬币大小的脑机接口装置植入他的大脑硬膜外面，通过手术导航系统，我们不打开他的大脑和硬脑膜，还要把两个电极的8个接触点精准放到他脑部的手感觉和运动区域，获得很好的信号采集，到现在三个月，我们再次进行测量，得到一些愈后的参数，他的运动平面比原来下降一个阶段，这是好的现象，感觉功能从C5改进到了T7、T9，触觉的得分也提高了，针刺的感觉得分提高更明显，就是他手指头有更多的触觉，他已经可以通过外设抓握住水杯。现在看来我们的工作效果初显了。
这个病例给我们一个重要的提示，之前他被认为已经不可恢复，毕竟瘫痪了14年，但通过脑机接口技术在三个月内有这样显著的改善，对患者和家庭，对我们医务人员、工程人员和设备厂家都是非常令人鼓舞。

首例植入大脑硬膜外芯片后高位截瘫患者通过无线微创脑机接口，成功实现脑控抓握/宣武医院供图
网易新闻：脑机接口在医疗上的应用前景怎么样？潜力大么？
赵国光：脑机接口是一个重要的赛道，从技术上来讲，我们医生就是要用它来挑战一些目前没有办法解决的问题，我们要挑战不可能，这个挑战就是脑的重大疾病，关注人类到现在没有解决方案的疾病，看看脑机接口应用到临床上，这种新的神经科学能不能让患者受益。
脊髓的损伤，不管是高位截瘫还是四肢瘫患者，还有渐冻症、帕金森病、认知障碍，抑郁和自闭等精神性疾病，都应该是潜在的可以用上脑机接口的病患群体。
这也是国外团队为什么要挑战截瘫、四肢瘫、挑战渐冻症。渐冻症患者，他虽然没有行动能力，但是大脑清楚，眼球运动清楚，思维清楚，怎么解决这些问题，需要进行挑战，治疗手段还需要不断丰富完善。我们国家神经疾病医学中心团队也会进一步研究探索。
                    
               
               
               
               
               
               
                    
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