電子報詳情頁

創科宇宙/國產腦脊接口技術取得驚人突破\梁頴宇

近日看到一則內地醫院以腦脊接口技術,藉着在大腦和脊髓裏植入細小的電極,成功讓下肢癱瘓病人恢復活動能力的新聞,實在非常鼓舞。投身醫療創投這麼多年,所追求的就是能為一些過往被視為難治或不治的病症,尋找到解藥或醫療方案。

根據以往認知,脊髓損傷是不可修復的,因為正常人都是通過脊髓把大腦的運動指令傳遞到四肢,當脊髓因外傷或疾病中斷,大腦發出的運動指令便無法傳遞到肢體,患者就可能面臨終身癱瘓。如何使脊髓損傷致癱患者恢復運動能力,一直是醫學界的重大難題。直至近年,有研究證實脊髓硬膜外電刺激(Epidural Electrical Stimulation)可以重新啟動神經肌肉活動,顯著促進脊髓損傷後的運動康復,去年瑞士洛桑聯邦理工學院團隊更初步驗證了腦脊接口實現脊髓損傷患者功能恢復的可能。

更讓人驚喜的是,復旦大學類腦智能科學與技術研究院於3月初公布,自今年1月起,在復旦大學附屬中山醫院、華山醫院成功實施四宗「腦脊介面電極同步植入臨床概念驗證手術」,四名原被診斷為截癱(下肢全部或部分喪失運動功能)的病人,在術後恢復腿部感知和活動能力。這是全國首批成功用於臨床概念驗證的微創腦脊介面手術,為脊髓損傷治療帶來重大突破。

其中,首名參與臨床概念驗證手術的患者於1月8日,在中山醫院進行了手術,把兩顆直徑僅1毫米左右的電極晶片植入體內,竟讓他癱了兩年的雙腿恢復了感知,手術後第1天,右腿肌肉能微顫;到第49天,已經可以在懸吊下實現獨立使用助步器行走。這是全球首次通過微創「三合一」腦脊接口同步植入設備,將大腦信號解碼、電刺激優化和神經通路重建三大技術整合,讓患者在輔助工具支持下實現自主站立、邁步,初步證明了新一代腦脊接口方案的可行性,預計不久後可進入臨床。

腦脊接口技術,可以想像成一種「神經搭橋」,是透過手術分別在大腦和脊髓裏植入很細小的電極晶片,這些電極晶片能捕捉大腦發出的信號。但通過智能演算法,把信號翻譯成脊髓能懂的「語言」,再用電刺激的方式傳遞給脊髓,讓大腦的指令繞過受損的神經,直接指令下肢活動,從而讓癱瘓患者重新獲得行走能力。

與較為人知的腦機介面(Brain Computer Interface)相比,腦脊介面(Brain Spine Interface)雖然同樣以大腦信號為核心,但運作原理和目標截然不同。腦機介面像是為大腦配備「外掛」,可以分侵入式和非侵入式,侵入式需動手術植入電極晶片,非侵入式用外掛儀器,專注於讓患者通過大腦信號控制外部設備,如機械臂、打字鍵盤,甚至玩電子遊戲的搖桿,可以繞過身體的限制,完成所想做的動作,但無法直接恢復患者自身的運動功能。

腦脊介面不依賴外部設備,必須做侵入式手術植入電極晶片,通過神經信號直接啟動患者自身的肌肉,目標是讓患者可自主控制自己的雙腿。侵入性手術最大缺點是安全風險比較高,在手術中和手術後可能引發感染、組織損傷、炎症反應等後果。技術的關鍵在於精準性與即時性,由於大腦的信號非常複雜,如何能準確地捕捉到代表不同運動意圖的信號,本身已是一大挑戰,還要做到即時傳遞,減少肢體與大腦不同步可能造成的意外,絕非一件容易的事。

AI演算法大派用場

近年來,隨着人工智能、神經生物學、感測器等技術提升,腦機介面技術快速發展,為腦脊接口技術打下了基礎,未來進一步發展不僅需要高精度的電極設備,更依賴於強大的人工智能(AI)演算法,當中要解決的不僅有科學問題,還有各種工程問題,涉及到材料、電池、信號傳輸等難題的解決。

為了讓這個中國原創技術的發展能提速,國家已着手健全腦機介面產品標準體系、完善檢測能力。藥監局早於去年9月,批准《採用腦機介面技術的醫療器械 術語及定義》和《採用腦機介面技術的醫療器械 具備閉環功能的植入式神經刺激器 感知與回應性能測試方法》兩項醫療器械行業標準制訂專案立項。這是一種前瞻性部署,待相關行業標準發布後,可提高產品審評審批的效率,助力新技術加快成果轉化。

據統計,中國現存脊髓損傷患者374萬人,每年新增脊髓損傷患者約9萬人。腦脊介面技術突破性進展背後,是中國科學家的堅持。更令人振奮的是,復旦大學團隊還在患者身上觀察到了腦脊介面對神經重塑的作用,患者的神經有望重新連接、得到重塑,最終可能會讓患者擺脫設備,而不是終身依賴它。實在衷心希望這個技術能夠不斷地發展,未來真的能實現讓癱瘓患者恢復自主行走。

(作者為創業投資者聯盟召集人)

友情鏈接