復旦學者開發新一代腦脊接口設備

作為連接大腦與外周神經系統的“信息高速通道”，脊髓受到損傷時，大腦發出的指令將無法傳遞給肌肉，患者因此失去自主行動能力。如何使脊髓損傷致癱患者恢復運動能力，一直以來是醫學界重大難題。

復旦大學類腦智能科學與技術研究院青年副研究員加福民團隊研發的新一代用于脊髓損傷患者的植入式腦脊接口設備，為脊髓損傷患者帶來了站立行走的希望。

日前，相關項目“植入式腦脊接口關鍵技術與系統研制”，在約1400個參賽項目中脫穎而出，獲2024年全國顛覆性技術創新大賽優勝獎，預計年底開展首例臨床試驗。

加福民團隊。圖片由復旦大學提供

加福民團隊開展的新一代腦脊接口技術，具有“高精準、高通量、高集成、低延時”的特點。

團隊使用張江影像中心的3T磁共振成像設備，創新設計了包含多種掃描序列的成像方案，并基于人工標簽構建自動化重建算法模型，從而精確捕捉腰骶段脊髓神經根結構特征。

此外，團隊采用紅外動捕、肌電、慣性傳感器、足底壓力墊等多模態技術，構建健康步態以及多種異常步態數據集，建立算法模型，實現跨人群、跨模態、跨類型的連續步態軌跡高性能追蹤，為腦脊接口技術奠定基礎。

現有腦脊接口解決方案采用多設備植入模式，需要分別在大腦左右側運動皮層植入兩臺腦電采集設備、在脊髓植入1臺脊髓刺激設備。

加福民團隊提出“三合一”的系統設計方案，將3臺設備集成為1臺顱骨植入式微型設備，減小患者術后創口的同時實現采集與刺激一體化，對患者自主運動進行閉環調控。值得一提的是，該方案可實現百毫秒級別的解碼速度和刺激指令輸出，意味未來脊髓損傷患者的行走步態將更加自然流暢。

團隊目前已初步完成脊髓時空刺激和腦脊接口關鍵技術的積累，并在動物上實現概念驗證，具備臨床應用的必要條件。預計今年底，團隊將與國內三甲醫院相關專家合作開展首例臨床試驗。

加福民預計，腦脊接口技術從基礎研究到臨床轉化，起碼需要十年時間。下一階段，加福民計劃完成植入式腦脊接口關鍵技術的產品開發和臨床轉化，并持續研發針對脊髓損傷患者的系列神經調控新方法、新技術，如針對輕癥患者開發穿戴式神經調控裝備、多模態運動監測系統等。

更長遠地，加福民希望通過研發三類有源植入式創新醫療器械，建立智能腦脊接口自主知識產權體系，讓全球2000萬脊髓損傷患者獲益。