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3小时让大脑与芯片“接上线”!一台脑机接口手术这样完成

2026-04-17 00:23:37 小编

  

3小时让大脑与芯片“接上线”!一台脑机接口手术这样完成(图1)

  4月13日,在北京天坛医院手术室里,一枚硬币大小的信号传输装置被精准嵌入一位截瘫患者的颅骨凹槽——这是天坛医院今年完成的第二例“北脑一号”植入式脑机接口临床试验手术。

  “北脑一号”是我国自主研发的新一代植入式脑机接口系统,采用半侵入式微创设计,搭载128个通道柔性电极,可捕捉大脑毫秒级神经信号,用于截瘫、卒中偏瘫、渐冻症等患者的运动康复与语言功能重建。

  自今年3月起,“北脑一号”GCP(医疗器械临床试验质量管理规范)多中心临床试验已在全国16家医院陆续启动。这标志着我国脑机接口技术正告别“纯科研”阶段,向“可复制、可推广、可上市”的临床应用迈出关键一步。

  3个多小时让大脑与芯片“接上线日上午,天坛医院手术室内,一位44岁的男性患者躺在手术台上。两年半前,他在骑车时摔伤导致脊髓受损,双下肢瘫痪、双上肢仅能抬至嘴边,手部精细功能全部丧失。当天的这场脑机接口手术,尝试为这位患者植入“北脑一号”,使患者的运动想象信号能够输出,通过外部设备帮助他实现运动功能的康复。

  这次团队用上了新技术:结构光投影。一台设备直接将手结区的轮廓投射到患者头皮上,医生切开皮肤时能直观、清晰地看到边界,让操作更精准。9时整,手术正式开始。手术医生沿着投影光斑的边缘切开患者头皮,显露颅骨。首先,杨艺和于嵩林用铣刀在颅骨上铣下骨瓣,暴露硬膜,形成可放置柔性电极的骨窗。接着,高速磨钻嗡嗡作响,约一小时后,手术医生在骨窗旁边磨出一枚硬币大小的凹槽——这是为植入“北脑一号”体内机预留的位置。

  10时41分,手术进行到杏彩体育植入环节。手术医生在患者硬脑膜表面,植入一片厚度仅发丝十分之一粗细的薄膜电极。这片薄如蝉翼的电极集成了128个信号采集通道。韩小弟解释,此次是半侵入式手术——电极贴在硬脑膜外,不触碰大脑皮层,既能清晰采集神经信号,又不会损伤脑组织。

  约10分钟后,电极放置完成。杨艺将硬币大小的体内机嵌入颅骨凹槽并固定。体内机没有电池,靠体外机无线供电和传输信号。监测屏幕上,原本平直的基线开始跳动——通道接通,信号清晰。

  “手术成功了,真正的挑战才刚刚开杏彩体育始。”天坛医院神经外科学中心常务副主任曹勇说。对于接受脑机接口植入的患者而言,手术只是打开了那扇门,门后的康复训练才是漫长的征途。

  曹勇解释,脑机接口的本质,是在大脑与外部设备之间搭建一座信息桥梁。它将脑电信号转化为计算机指令,让患者通过“意念”控制外部设备。这项技术能实现三个层次的功能:替代——用机械臂代替不能动的手;重塑——通过训练让残留的神经功能恢复;增强——让功能比原来更好。前两个功能是目前医疗领域的主要方向。

  “脑机接口设备植入人体是第一步。”曹勇说,以本次手术患者为例,患者因脊髓损伤导致手部功能丧失。术后大约两周,待大脑水肿消退,真正的训练便可开始。患者需要每天对着屏幕进行意念控制训练。

  正是基于这一特点,天坛医院创新性地提出了“脑机接口临床适配师”这一新职业概念。

  曹勇解释,适配师要参与患者筛选、手术植入、解码康复的全过程,“这是一个多学科交叉的全新方向。神经外科、神经内科和康复科的医生各有局限,目前我们脑机接口专业人才培养体系还没有建立,培训班是一次重要的探索。”

  目前,天坛医院脑机接口门诊已登记1800例患者,包括脑卒中、脊髓损伤、渐冻症患者,筛选的主要是截瘫患者。曹勇说,根据最新的专家共识,适合脑机接口手术的患者年龄一般在18至60岁之间;病情稳定超过6个月;存在运动或交流障碍,但认知功能良好。“明确的患者适用范围,为脑机接口临床研究的科学、安全、有序开展提供了制度保障。”

  今年3月起,“北脑一号”GCP多中心临床试验已在天坛医院等全国16家医院陆续启动。曹勇表示,GCP是多中心确证性临床试验,与之前的探索性研究不同,它将按照统一标准,大规模验证安全性和有效性。“从去年2月全国第一例脑机接口手术,到今年3月启动GCP试验,一年多时间全国共完成了10例植入,这个速度在全球范围内都是领先的。”他说,今年天坛医院计划完成30例“北脑一号”手术,16家医院预计共完成50至100例手术,目标是2027年“北脑一号” 获得临床注册证,并正式进入临床应用。

  “到2030年,我国将发布自己的脑机接口技术标准,为国际脑机接口的安全应用提供中国方案。”中国科学院院士、天坛医院神经外科专家赵继宗在4月11日举行的全国脑机接口临床应用与转化大会上这样说。

  “这是一步一个脚印的过程。”赵继宗说,为贯彻国家和北京对脑机接口技术及产业发展的部署,北京模式的脑机接口“产学研医”协同平台已锚定脑机接口五年规划。以天坛医院为例,在临床基础设施建设方面,该院2022年9月成立脑机接口转化研究中心;2025年3月脑机接口门诊开诊;同年5月脑机接口临床与转化病房正式运行。这些平台为脑机接口技术的验证与优化提供了宝贵的线年,天坛医院分别与清华大学、中国科学院心理所签署合作协议,建立联合实验室,打通了医学教育与科技成果转化的通道。

  “我国在脑机接口领域,已经从跟跑进入并跑甚至部分领跑的阶段。”赵继宗表示,脑机接口是生命科学与信息科学融合发展的前沿技术,绝非单一学科能够独立完成。它需要神经科学、计算机科学、电子工程学、材料学等多学科的协同研发,更需要从基础研究到产业落地的全链条通力合作。“我国的医疗机构、科研机构、研发企业正在继续深化‘产学研医’模式,最终目标是到2030年制定出中国脑机接口临床指南与技术标准。”他说。

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