6月19日，記者從“活力中國調(diào)研行”采訪活動中獲悉，北京腦科學(xué)與類腦研究所和北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司合作研制的“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)已完成國際首批柔性高通量半侵入式無線全植入腦機系統(tǒng)的人體植入，進入臨床驗證階段，目前已完成5例患者植入，為脊髓損傷、腦卒中、漸凍癥患者實現(xiàn)運動和言語功能的替代和康復(fù)。
首例“北腦一號”系統(tǒng)植入患者，已可腦控機械臂
腦機接口是典型的跨多學(xué)科復(fù)雜集成系統(tǒng)。北京市依托優(yōu)越的跨學(xué)科科研與臨床資源生態(tài)，啟動“智能腦機系統(tǒng)增強計劃”，由北京腦科學(xué)與類腦研究所牽頭，成立芯智達(dá)公司，聚焦高通量全植入腦機接口這一國際前沿領(lǐng)域，以工程化方式快速推進研發(fā)，成功推出“北腦一號”和“北腦二號”兩套智能腦機系統(tǒng)，均達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
據(jù)北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)李園介紹，“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)是國際上首次實現(xiàn)百通道以上，高通量、無線全植入、準(zhǔn)實用化的半侵入式腦機系統(tǒng)。通過一年左右的研發(fā)攻關(guān)，系統(tǒng)已進入臨床驗證階段。
“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)。新京報記者 張璐 攝
今年2月27日，在北京大學(xué)第一醫(yī)院，一位四肢截癱患者完成首例“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)手術(shù)植入。一片128通道的柔性高密度薄膜電極僅有微米級厚度、4厘米見方，通過手術(shù)的方式，它被貼敷在患者顱骨內(nèi)、硬腦膜外，收集患者腦部躍動的神經(jīng)電信號，并通過無線信號傳輸?shù)男问絺鬏斨馏w外機。
李園解釋說，128通道即有128個采集信號的觸點，觸點越多，采集的信息量就越大。電極上設(shè)計更多觸點并非難點，但多信號同時處理時，無線傳輸和處理器如何保證高通量、低功耗是系統(tǒng)的難度所在。“北腦一號”實現(xiàn)了全球同類腦機產(chǎn)品的最大信號通量，信號采集精度、信號傳輸和處理性能均處在世界先進水平。
屏幕上顯現(xiàn)出一道道起伏波動的線條。“患者想動左手還有右手，或者處在靜息狀態(tài)時，腦電信號的特征都是不一樣的。我們用神經(jīng)編解碼算法解讀特征，再把它轉(zhuǎn)換成控制指令，驅(qū)動患者的外骨骼。”系統(tǒng)能夠幫助因脊髓損傷、腦卒中、漸凍癥等創(chuàng)傷或疾病導(dǎo)致運動或言語障礙的患者，實現(xiàn)運動和言語功能的替代和康復(fù)。
如今距離手術(shù)完成已超過3個月，患者除了能夠用“意念”控制機械臂、電腦光標(biāo)外，上肢也逐步呈現(xiàn)康復(fù)進展，能夠完成術(shù)前不能完成的一些手部動作，例如手指捏放玻璃彈珠等。
腦機接口助力漸凍癥患者重建交流能力
目前，“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)已完成5例患者植入。3月5日，一位因漸凍癥導(dǎo)致言語障礙的患者在宣武醫(yī)院完成手術(shù)植入，這是國際首例植入式腦機接口的中文言語解碼臨床試驗。
在手術(shù)機器人的輔助下，“北腦一號”電極被精準(zhǔn)植入到患者左側(cè)大腦控制語言運動的關(guān)鍵區(qū)域。出院前，患者能解碼輸出近百個常用語句，例如“我想吃飯”“我想出去散步”“請幫我找醫(yī)生”等。出院后，患者開始進行開放集詞句解碼，系統(tǒng)有望解碼患者任何想說的話，使其重建交流能力。
據(jù)李園介紹，第四例是胸椎段脊髓損傷導(dǎo)致下肢癱瘓患者，5月16日在宣武醫(yī)院由神經(jīng)外科多團隊聯(lián)合完成“北腦一號”和脊髓電刺激裝置的手術(shù)植入。“北腦一號”采集患者諸如邁開腿的運動意圖信號，將其轉(zhuǎn)給脊髓刺激的裝置，越過胸椎段脊髓去刺激下肢，并驅(qū)動外骨骼輔助運動。經(jīng)過兩周左右的腦控康復(fù)訓(xùn)練，患者大小便功能得到改善，下肢近端肌肉的肌力得到提升。
下一步，“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)將完成正式注冊臨床試驗。
北京腦所在腦機接口等領(lǐng)域產(chǎn)出一批重要成果
半侵入式腦機接口將電極貼敷在硬腦膜外，不觸及腦組織，生物相容性高、信號質(zhì)量優(yōu)異。術(shù)后患者的頭皮完全縫合，植入術(shù)式屬于神經(jīng)外科低風(fēng)險的手術(shù)操作。
和“北腦一號”不同的是，“北腦二號”開發(fā)的是侵入式的入腦電極，其植入式電極采用柔性材料，極大降低對大腦產(chǎn)生的損傷，確保信號長期穩(wěn)定采集。去年，“北腦二號”在國際上首次實現(xiàn)非人靈長類對二維運動目標(biāo)的腦控攔截；今年，這套設(shè)備也有望升級為“無線版”，制作原型機，并有望于明年進入臨床驗證階段。
北京腦科學(xué)與類腦研究所成立于2018年，是北京新型研發(fā)機構(gòu)。“我們從2021年迅速加強有組織科研，至今已在腦機接口等重點領(lǐng)域產(chǎn)生了一批重要成果。”北京腦科學(xué)與類腦研究所所長羅敏敏說，在腦機接口、基因治療領(lǐng)域，已批準(zhǔn)14項IIT臨床研究，適應(yīng)癥包括截癱、腦中風(fēng)、漸凍癥導(dǎo)致的運動障礙、言語障礙、全盲、難治性癲癇、中樞神經(jīng)痛、抑郁癥等。
例如，在基因治療方面，“基于新型光敏蛋白的基因治療技術(shù)”入選2025中關(guān)村論壇重大科技成果，通過將感光蛋白“裝”到患者眼睛中，可以幫助視網(wǎng)膜色素變性患者再度感光，并實現(xiàn)部分視覺功能的恢復(fù)。
去年北京醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)1.06萬億元
據(jù)北京醫(yī)藥健康科技發(fā)展中心主任劉慧介紹，在腦科學(xué)與腦機接口領(lǐng)域，北京持續(xù)開展腦認(rèn)知原理解析、腦重大疾病、神經(jīng)科學(xué)新技術(shù)、神經(jīng)計算與神經(jīng)編解碼等腦科學(xué)前沿研究，推動腦重大疾病基因治療技術(shù)加快臨床轉(zhuǎn)化，正在開展臨床試驗的重度癲癇和難治性疼痛藥物初步顯示了安全性和有效性。
北京腦機接口關(guān)鍵技術(shù)加快突破，研發(fā)了超薄柔性深部電極、腦機接口專用芯片、高性能語言解碼器、前饋式運動意圖解碼算法等；臨床應(yīng)用進展顯著，清華大學(xué)研發(fā)的無線微創(chuàng)植入式腦機接口已完成3例人體植入，幫助脊髓損傷患者實現(xiàn)喝水等腦控功能。
北京腦機接口領(lǐng)域的不斷突破，是醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展的縮影。記者獲悉，2024年，北京醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到1.06萬億元，同比增長8.7%。今年以來，全市11款創(chuàng)新藥械產(chǎn)品獲批上市，總數(shù)居全國前列。
6月19日，記者從“活力中國調(diào)研行”采訪活動中獲悉，北京腦科學(xué)與類腦研究所和北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司合作研制的“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)已完成國際首批柔性高通量半侵入式無線全植入腦機系統(tǒng)的人體植入，進入臨床驗證階段，目前已完成5例患者植入，為脊髓損傷、腦卒中、漸凍癥患者實現(xiàn)運動和言語功能的替代和康復(fù)。
首例“北腦一號”系統(tǒng)植入患者，已可腦控機械臂
腦機接口是典型的跨多學(xué)科復(fù)雜集成系統(tǒng)。北京市依托優(yōu)越的跨學(xué)科科研與臨床資源生態(tài)，啟動“智能腦機系統(tǒng)增強計劃”，由北京腦科學(xué)與類腦研究所牽頭，成立芯智達(dá)公司，聚焦高通量全植入腦機接口這一國際前沿領(lǐng)域，以工程化方式快速推進研發(fā)，成功推出“北腦一號”和“北腦二號”兩套智能腦機系統(tǒng)，均達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
據(jù)北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)李園介紹，“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)是國際上首次實現(xiàn)百通道以上，高通量、無線全植入、準(zhǔn)實用化的半侵入式腦機系統(tǒng)。通過一年左右的研發(fā)攻關(guān)，系統(tǒng)已進入臨床驗證階段。
“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)。新京報記者 張璐 攝
今年2月27日，在北京大學(xué)第一醫(yī)院，一位四肢截癱患者完成首例“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)手術(shù)植入。一片128通道的柔性高密度薄膜電極僅有微米級厚度、4厘米見方，通過手術(shù)的方式，它被貼敷在患者顱骨內(nèi)、硬腦膜外，收集患者腦部躍動的神經(jīng)電信號，并通過無線信號傳輸?shù)男问絺鬏斨馏w外機。
李園解釋說，128通道即有128個采集信號的觸點，觸點越多，采集的信息量就越大。電極上設(shè)計更多觸點并非難點，但多信號同時處理時，無線傳輸和處理器如何保證高通量、低功耗是系統(tǒng)的難度所在。“北腦一號”實現(xiàn)了全球同類腦機產(chǎn)品的最大信號通量，信號采集精度、信號傳輸和處理性能均處在世界先進水平。
屏幕上顯現(xiàn)出一道道起伏波動的線條。“患者想動左手還有右手，或者處在靜息狀態(tài)時，腦電信號的特征都是不一樣的。我們用神經(jīng)編解碼算法解讀特征，再把它轉(zhuǎn)換成控制指令，驅(qū)動患者的外骨骼。”系統(tǒng)能夠幫助因脊髓損傷、腦卒中、漸凍癥等創(chuàng)傷或疾病導(dǎo)致運動或言語障礙的患者，實現(xiàn)運動和言語功能的替代和康復(fù)。
如今距離手術(shù)完成已超過3個月，患者除了能夠用“意念”控制機械臂、電腦光標(biāo)外，上肢也逐步呈現(xiàn)康復(fù)進展，能夠完成術(shù)前不能完成的一些手部動作，例如手指捏放玻璃彈珠等。
腦機接口助力漸凍癥患者重建交流能力
目前，“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)已完成5例患者植入。3月5日，一位因漸凍癥導(dǎo)致言語障礙的患者在宣武醫(yī)院完成手術(shù)植入，這是國際首例植入式腦機接口的中文言語解碼臨床試驗。
在手術(shù)機器人的輔助下，“北腦一號”電極被精準(zhǔn)植入到患者左側(cè)大腦控制語言運動的關(guān)鍵區(qū)域。出院前，患者能解碼輸出近百個常用語句，例如“我想吃飯”“我想出去散步”“請幫我找醫(yī)生”等。出院后，患者開始進行開放集詞句解碼，系統(tǒng)有望解碼患者任何想說的話，使其重建交流能力。
據(jù)李園介紹，第四例是胸椎段脊髓損傷導(dǎo)致下肢癱瘓患者，5月16日在宣武醫(yī)院由神經(jīng)外科多團隊聯(lián)合完成“北腦一號”和脊髓電刺激裝置的手術(shù)植入。“北腦一號”采集患者諸如邁開腿的運動意圖信號，將其轉(zhuǎn)給脊髓刺激的裝置，越過胸椎段脊髓去刺激下肢，并驅(qū)動外骨骼輔助運動。經(jīng)過兩周左右的腦控康復(fù)訓(xùn)練，患者大小便功能得到改善，下肢近端肌肉的肌力得到提升。
下一步，“北腦一號”智能腦機系統(tǒng)將完成正式注冊臨床試驗。
北京腦所在腦機接口等領(lǐng)域產(chǎn)出一批重要成果
半侵入式腦機接口將電極貼敷在硬腦膜外，不觸及腦組織，生物相容性高、信號質(zhì)量優(yōu)異。術(shù)后患者的頭皮完全縫合，植入術(shù)式屬于神經(jīng)外科低風(fēng)險的手術(shù)操作。
和“北腦一號”不同的是，“北腦二號”開發(fā)的是侵入式的入腦電極，其植入式電極采用柔性材料，極大降低對大腦產(chǎn)生的損傷，確保信號長期穩(wěn)定采集。去年，“北腦二號”在國際上首次實現(xiàn)非人靈長類對二維運動目標(biāo)的腦控攔截；今年，這套設(shè)備也有望升級為“無線版”，制作原型機，并有望于明年進入臨床驗證階段。
北京腦科學(xué)與類腦研究所成立于2018年，是北京新型研發(fā)機構(gòu)。“我們從2021年迅速加強有組織科研，至今已在腦機接口等重點領(lǐng)域產(chǎn)生了一批重要成果。”北京腦科學(xué)與類腦研究所所長羅敏敏說，在腦機接口、基因治療領(lǐng)域，已批準(zhǔn)14項IIT臨床研究，適應(yīng)癥包括截癱、腦中風(fēng)、漸凍癥導(dǎo)致的運動障礙、言語障礙、全盲、難治性癲癇、中樞神經(jīng)痛、抑郁癥等。
例如，在基因治療方面，“基于新型光敏蛋白的基因治療技術(shù)”入選2025中關(guān)村論壇重大科技成果，通過將感光蛋白“裝”到患者眼睛中，可以幫助視網(wǎng)膜色素變性患者再度感光，并實現(xiàn)部分視覺功能的恢復(fù)。
去年北京醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)1.06萬億元
據(jù)北京醫(yī)藥健康科技發(fā)展中心主任劉慧介紹，在腦科學(xué)與腦機接口領(lǐng)域，北京持續(xù)開展腦認(rèn)知原理解析、腦重大疾病、神經(jīng)科學(xué)新技術(shù)、神經(jīng)計算與神經(jīng)編解碼等腦科學(xué)前沿研究，推動腦重大疾病基因治療技術(shù)加快臨床轉(zhuǎn)化，正在開展臨床試驗的重度癲癇和難治性疼痛藥物初步顯示了安全性和有效性。
北京腦機接口關(guān)鍵技術(shù)加快突破，研發(fā)了超薄柔性深部電極、腦機接口專用芯片、高性能語言解碼器、前饋式運動意圖解碼算法等；臨床應(yīng)用進展顯著，清華大學(xué)研發(fā)的無線微創(chuàng)植入式腦機接口已完成3例人體植入，幫助脊髓損傷患者實現(xiàn)喝水等腦控功能。
北京腦機接口領(lǐng)域的不斷突破，是醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展的縮影。記者獲悉，2024年，北京醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到1.06萬億元，同比增長8.7%。今年以來，全市11款創(chuàng)新藥械產(chǎn)品獲批上市，總數(shù)居全國前列。
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