中新經(jīng)緯2月11日電 (熊思怡)不用說話，也不用做動作，只需要想象騎行，機(jī)器人就會帶著你動起來——這不是科幻電影中的場面，而是超10萬患者體驗過的康復(fù)訓(xùn)練。
近日，中新經(jīng)緯走進(jìn)西安臻泰智能科技有限公司(下稱：臻泰智能)，實地體驗了腦機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
“意念控制”走進(jìn)現(xiàn)實
“帶上頭環(huán)，腳放在踏板上不要用力，想象你在騎行�！�2月7日上午，中新經(jīng)緯來到西安國家數(shù)字出版基地，在臻泰智能創(chuàng)始人、CEO王浩沖的指導(dǎo)下，用意念控制康復(fù)設(shè)備完成了一次特殊的騎行：僅憑想象，腳下的設(shè)備就帶著我動了起來。
整個騎行過程中，康復(fù)設(shè)備會根據(jù)大腦的參與程度控制騎行速度。中新經(jīng)緯體驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)注意力高度集中，設(shè)備就會帶著腳加速騎行；一旦分心，設(shè)備就會慢下來甚至停止。
臻泰智能腦機(jī)接口上下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)。中新經(jīng)緯張嘉怡攝
神奇的“意念控制”背后，是近期爆火的腦機(jī)接口技術(shù)。
“腦機(jī)接口(Brain-Computer Interface,BCl)是建立在大腦和外部設(shè)備之間的交互通道，它不依賴肢體或者神經(jīng)肌肉，直接在大腦和外部設(shè)備之間建立通信。”王浩沖這樣說道。
據(jù)科技部《腦機(jī)接口研究倫理指引》，腦機(jī)接口通過記錄裝置采集顱內(nèi)或腦外的大腦神經(jīng)活動，通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型等對神經(jīng)活動進(jìn)行解碼，解析出神經(jīng)活動中蘊含的主觀意圖等信息，基于這些信息輸出相應(yīng)的指令，操控外部裝置實現(xiàn)與人類主觀意愿一致的行為，并接收來自外部設(shè)備的反饋信號，構(gòu)成一個交互式的閉環(huán)系統(tǒng)。
根據(jù)腦信號采集時電極植入大腦的位置，腦機(jī)接口主要分為三類：非侵入式、半侵入式和侵入式。相比于非侵入式的類型，侵入式由于可以直接放置在神經(jīng)元附近，因而具有可獲取豐富的數(shù)據(jù)流和可實現(xiàn)特異性刺激的優(yōu)勢。盡管如此，出于對安全問題的擔(dān)憂和考慮，將侵入式應(yīng)用于臨床還存在著極大的挑戰(zhàn)。
包括臻泰智能在內(nèi)，我國腦機(jī)企業(yè)目前大多選擇非侵入式采集技術(shù)路線。如今臻泰智能腦機(jī)接口技術(shù)突破了三大核心技術(shù)壁壘，包括柔性低阻抗電極材料、高增益多級放大電路、多模態(tài)自適應(yīng)算法，可實現(xiàn)腦機(jī)交互系統(tǒng)響應(yīng)時間1s以內(nèi)，準(zhǔn)確率90%以上，個體適應(yīng)性大于90%。
“正常的神經(jīng)肌肉反射傳導(dǎo)大概是0.3秒，盡管在一些實驗室場景可以做到0.5秒，但在實際產(chǎn)品應(yīng)用場景，1s以內(nèi)已經(jīng)是比較頂尖的技術(shù)�！闭劶按颂�，王浩沖難掩自豪。
他分析稱，從腦機(jī)交互技術(shù)本身來看，進(jìn)一步提升系統(tǒng)交互效率對突破使用瓶頸，拓展教育、娛樂等應(yīng)用場景具有重要意義，理論上越接近人體神經(jīng)反射傳導(dǎo)效率的腦機(jī)交互系統(tǒng)更具有通用性。
治療時間縮短近三分之一
腦機(jī)接口的研究自二十世紀(jì)70年代開始，近年來，隨著人工智能、神經(jīng)生物學(xué)原理發(fā)展以及外部技術(shù)爆炸式的突飛猛進(jìn)，腦機(jī)接口技術(shù)逐漸從實驗室走向市場。
漢鼎智庫報告顯示，醫(yī)療健康是目前腦機(jī)接口最大的市場應(yīng)用領(lǐng)域，也是最主要且最接近商業(yè)化的領(lǐng)域。臻泰智能，正是這條賽道上的一員。
2018年8月，當(dāng)時還在西安交通大學(xué)醫(yī)工交叉研究所攻讀碩士學(xué)位的王浩沖創(chuàng)立了臻泰智能。他透露，讀研期間所在的實驗室參與到了國家863計劃主題項目“智能仿生機(jī)器人技術(shù)研究與開發(fā)”，重點研究腦控智能康復(fù)機(jī)器人。
“2017年10月，我們?nèi)ノ骶┽t(yī)院康復(fù)科做腦機(jī)接口康復(fù)機(jī)器人的臨床試驗，當(dāng)時在康復(fù)科有位20歲左右的脊髓損傷患者，還有很多高位截癱、腦損傷造成的認(rèn)知、運動功能障礙患者，他們的康復(fù)需求很迫切，但在以人工輔助、針灸理療為主的被動方式治療下，整體康復(fù)周期需要半年至一年以上，康復(fù)效率較低，治療效果不佳�！痹陬l繁接觸患者的過程中，王浩沖萌生了創(chuàng)業(yè)的念頭，通過企業(yè)實現(xiàn)規(guī)�；a(chǎn)，讓腦機(jī)接口技術(shù)服務(wù)更多人。
經(jīng)過近七年探索，臻泰智能已研發(fā)了可穿戴式腦電采集分析系統(tǒng)、通用腦機(jī)接口智能康復(fù)機(jī)器人等多款產(chǎn)品，面向腦卒中(俗稱“中風(fēng)”)、脊髓損傷、老年癡呆等多種疾病康復(fù)治療應(yīng)用。
2024年8月，臻泰智能獲工信部、國家藥監(jiān)局評選為人工智能醫(yī)療器械創(chuàng)新任務(wù)揭榜優(yōu)勝單位。中新經(jīng)緯熊思怡攝
“腦損傷患者的手部肌肉是正常的，肢體運動的神經(jīng)通路也是正常的，核心是康復(fù)他的大腦控制神經(jīng)�！蓖鹾茮_告訴中新經(jīng)緯，背后的原理是神經(jīng)可塑性——腦神經(jīng)會不斷地再生和重塑，通過訓(xùn)練刺激旁路神經(jīng)細(xì)胞再生，把神經(jīng)通路重新連接起來，就能恢復(fù)對下肢或者手部的控制能力。
王浩沖解釋稱，腦機(jī)接口康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)把被動訓(xùn)練變成主動訓(xùn)練，讓大腦融入康復(fù)訓(xùn)練。從神經(jīng)康復(fù)環(huán)路的機(jī)制上來講，傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練只動肢體，是從肢體運動神經(jīng)到腦的單向刺激，加上大腦信號的反饋后，就變成了中樞到外周再到中樞的雙向閉環(huán)訓(xùn)練，康復(fù)效果會更好。
據(jù)他介紹，在兩周的臨床對照試驗中，相較于接受傳統(tǒng)被動康復(fù)訓(xùn)練的患者，接受腦機(jī)接口下肢康復(fù)訓(xùn)練的患者在認(rèn)知、運動、平衡、肌張力等指標(biāo)上都提升了20%-30%。綜合來看，相較傳統(tǒng)訓(xùn)練能縮短近三分之一的治療時間。
落地方面，臻泰智能在成人運動康復(fù)領(lǐng)域已獲批兩張醫(yī)療器械注冊證，產(chǎn)品成功進(jìn)入200多家醫(yī)院，服務(wù)患者超過10萬人次。目前，這一治療項目已被部分地區(qū)劃入醫(yī)保范疇，如山東已獲批“腦機(jī)交互康復(fù)訓(xùn)練”醫(yī)保目錄，腦機(jī)接口肢體康復(fù)訓(xùn)練單次120元，醫(yī)保能報銷大部分，對患者的負(fù)擔(dān)來說也比較小。
對于腦機(jī)接口在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展前景，王浩沖滿懷憧憬和期望�！皬男袠I(yè)角度，腦機(jī)接口技術(shù)目前處于初步應(yīng)用階段，在腦卒中、脊髓損傷、老年癡呆等認(rèn)知運動功能障礙患者康復(fù)治療方面已表現(xiàn)出顯著的效果，未來在抑郁、焦慮、睡眠以及兒童腦癱、自閉、多動等多種疾病治療干預(yù)方面將會表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景�！�
從醫(yī)療向更多領(lǐng)域拓展
近年來，國內(nèi)腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展受到了政策的大力支持。
國家層面，2021年3月，十三屆全國人大四次會議通過《“十四五”規(guī)劃綱要》，明確腦科學(xué)等為前沿領(lǐng)域的戰(zhàn)略重要地位；2024年1月，七部門出臺《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》，將腦機(jī)接口列為未來產(chǎn)業(yè)十大創(chuàng)新標(biāo)志性產(chǎn)品。
地方層面，北京、上海等多地科技部門密集出臺腦機(jī)接口發(fā)展行動方案，針對監(jiān)管政策、臨床試驗、產(chǎn)業(yè)鏈等加緊布局，旨在加速技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
北京社科院副研究員王鵬對媒體表示，政策開始向腦機(jī)接口偏移是一個積極的信號，預(yù)示著行業(yè)正在逐步走向成熟，并可能進(jìn)入爆發(fā)的前夜。政府政策的支持和引導(dǎo)對于新興技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要，它可以為行業(yè)提供必要的資金、資源和市場準(zhǔn)入機(jī)會，加速技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。
在政策的催化下，腦機(jī)接口技術(shù)從醫(yī)療向更多領(lǐng)域拓展。浙商證券稱，隨著BCI(腦機(jī)接口)技術(shù)的進(jìn)步，腦機(jī)接口逐漸擴(kuò)散至心理健康、智能家居、虛擬現(xiàn)實、游戲、軍事等領(lǐng)域。目前，BCI約有43%屬于非醫(yī)療用途。
圖源：《浙商證券腦機(jī)接口報告：腦機(jī)接口，機(jī)器人中的人機(jī)交換》
受益于此，國內(nèi)腦機(jī)接口市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。根據(jù)麥肯錫的預(yù)測，我國腦機(jī)接口市場預(yù)計將在2040年超過1200億元人民幣，年復(fù)合增長率可達(dá)26%。
雖然前景廣闊，但腦機(jī)接口技術(shù)仍面臨著電極、芯片、算法方面的技術(shù)挑戰(zhàn)。王浩沖坦言，植入式和非植入式腦機(jī)接口電極性能都需進(jìn)一步提升，芯片需進(jìn)一步低功耗集成，算法方面需要在腦機(jī)接口數(shù)據(jù)集以及通用性方面進(jìn)一步研究。
“產(chǎn)業(yè)的需求和我們能供給的人才數(shù)量形成了明顯的矛盾。”中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會副理事長、天津大學(xué)副校長明東曾在第二屆腦機(jī)接口大會暨腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟第四次全會上呼吁，必須加大人才供給，特別是自主培養(yǎng)的人才。
據(jù)悉，天津大學(xué)2024年新設(shè)立了腦機(jī)接口專業(yè)方向，但明東認(rèn)為“遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠”：“目前只到研究生階段的人才培養(yǎng)還滿足不了發(fā)展的需要，我們更希望延展到前端，同時實施創(chuàng)新的人才培養(yǎng)體系�！�(中新經(jīng)緯APP)
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