“新当家”脑机接口助力中风患者康复|中风_新浪财经

转自：邯郸晚报

李彤中河北工程大学附属医院康复医学科主任。河北省社区康复协会常务理事、重症康复专业委员会副主任委员、言语吞咽康复专业委员会常务委员、神经重症康复学组常务委员、河北中医药大学“扁鹊计划”师承导师等。专业特长：对于传统针灸、中药游走罐、中医中药敷贴疗法和现代电刺激、脑机接口有深入研究，擅长中医内科及脑中风偏瘫后意识水平低下、睡眠障碍、情感障碍、语言障碍、吞咽功能障碍、肌力恢复缓慢、肌张力持续不降、中风后肠梗阻、气道切开后肺部感染等有独特中医药治疗。

中风是世界范围内致残和死亡的主要原因之一，肢体运动丧失是一种常见的结果。康复训练对中风患者至关重要，脑机接口（BCI）已成为改善中风后患者运动恢复的一项有前途的技术。河北工程大学附属医院康复医学科积极把握时代前沿先进技术，在我省率先引进脑机接口肢体与认知康复系统为广大患者康复助力。本期健康大讲堂邀请到河北工程大学附属医院康复医学科主任李彤中，给大家介绍康复科“新当家”脑机接口技术的相关知识。

1973年，美国科学家雅克·维达尔设想通过放置在头皮上的电极检测大脑发出的实时信号，再经过“翻译”来控制计算机，开启了脑机接口的科学技术探索和实践。50年间，全球科学家一步一个脚印地探索，特别是近20年，在脑电信号的采集、编码与解码，柔性电极开发、芯片系统集成等分支，围绕性能、安全性等诸多指标的创新突破和技术攻关密集产出阶段性成果。如今，脑机接口技术已经成为康复科的“新当家”。

BCI使中风患者能够利用大脑信号与周围环境进行交流，克服肢体的运动障碍，与传统的康复方法相比具有使用闭环、以患者为导向的刺激运动优势，成为中风后神经重塑的智能康复方式。非侵入性BCI系统通过收集大脑信号来衡量受试者的意图，方法成功地利用这些信号的高质量空间和时间特性来解码生物力学参数。

BCI系统包括4个主要组成部分，分别是信号采集、信号预处理、特征提取和分类。要使用EEG信号（脑电信号）操作上肢或下肢等外部设备，个体必须生成各种大脑活动模式，这些模式将被识别并转换为控制命令。经过对检测到的大脑信号进行预处理去除伪影，并为机器学习准备信号，将EEG信号转换为操作终端设备的控制命令。特征提取阶段从这个过程开始，然后在必要时将提取的特征提交给缩减过程。最后，根据任务将新投影的特征向量划分为不同的类别。通过这一系列的步骤，BCI系统可以实现人脑和外部设备之间的交互操作。基于EEG的BCI技术因其无创、低成本、易于使用、适应性强等特点，成为了人们关注的热点。EEG信号也为残疾人和脑卒中患者提供了重要的脑控辅助和康复设备。

BCI系统有两个应用方向，一个是通过查看脑活动来控制外部设备；另一个则是闭环BCI系统，能够在恢复神经可塑性训练或调节脑过程中发挥关键作用。EEG（脑电信号）是BCI应用中最常用的脑信号，EEG测量脑内神经元产生的电流所产生的脑活动电信号，通过将电极放置在头皮上，可以非侵入性地检测到EEG信号。EEG信号具有非侵入性、低成本、兼容性强、便携式、高时域分辨率等优势，此外，它价格合理，具有出色的时域分辨率。在过去的10年里，不同的脑电图方法已被证明是控制康复和辅助设备的可行策略。

2023年恰好是脑机接口的科学概念与设想首次正式提出的50周年。中国康复医学会2023年度科学技术奖一等奖：“脑卒中手脑感知理论及创新康复技术体系的建立与人才培养”。主要完成人包括复旦附属华山医院康复医学科副主任贾杰教授团队研发的脑控外骨骼康复系统已进入上市前的多中心临床研究，预计2024年正式上市服务中风患者。

与其他康复设备不同，患者每次训练的第一步并不是“动手”，而是“动脑筋”教机器，跟随机器指令，患者要屏息凝神专注地想相应动作，脑电帽捕捉信号，人工智能算法立即“学会”患者的抓握“意念”。之后再开启训练模式，一旦患者开小差或是偷懒，机械手就不会进行抓握动作，纹丝不动。

这套系统通过脑机接口和人工智能技术借由“中枢——外周——中枢”的闭环，实现了主动康复。贾杰教授说：“实际上，特别是对脑卒中的患者来说，肢体功能的障碍来自脑神经的损伤。所以我们在做的，就是抓住患者的积极意愿，让患者自己‘点亮’希望。”贾杰介绍说，临床数据证实新方法能够提升25%的治疗有效率。