芯耀
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脑机接口概念自1973年诞生后不断演进。1991年，它被定义为大脑与计算机间的通讯和控制系统；到了2012年，美国学者JR Wolpaw进一步将其定义为通过检测中枢神经系统（CNS）活动并转换为人工输出的系统，具备替代、恢复、增强、补充或改善CNS自然输出的功能。
当下，脑机接口主要借助脑电信号开展工作，依据电极在大脑中的位置，可划分为非植入式和植入式两类。非植入式涵盖脑电、脑磁，凭借安全普适的优势，适合大规模应用，在医疗康复领域对精度要求不高的场景中完全可行；植入式则涉及大脑内部神经元放电以及大脑表面和皮层的信号，需要手术植入，存在一定风险。受电极材料生物相容性、手术难度以及患者接受度等因素制约，植入式的应用人群相对较少，不过其研究为非植入式研究奠定了坚实的理论基础。
11月11日，第四届南渡江智慧医疗及康复产业高峰论坛在海口举行。上海韶脑传感技术有限公司董事长、我国首批投身脑机接口研究的杨帮华教授，以《无创脑机接口及其神经康复应用》为主题，向与会者分享了其团队在该领域的最新研究成果与实践经验。
杨帮华介绍，脑机接口主要有三大范式：基于外部听觉刺激、基于眼睛外部刺激以及大脑主动想象。在这三种范式下，大脑会产生特定模式的信号，可借助AI方法进行解读。她的团队专注于大脑主动想象范式，原因在于其对医疗康复中大脑神经的修复和重塑具有重要作用。
运动想象脑机接口在脑卒中患者运动功能重建方面优势极为显著。脑卒中患者数量庞大，患病后常常会出现运动功能障碍、认知障碍、吞咽障碍和语言障碍等多种问题，其中运动功能障碍对患者生活质量的影响最为严重。
运动想象脑机接口的构建基于神经内科和康复科的前期疗法，如运动想象疗法和镜像疗法。在VR的引导下，患者进行运动想象，例如模拟拿水杯的动作，AI能够判断患者的主动运动意图，并结合AR反馈，实现大脑神经的重塑以及运动功能通路的重塑。
杨帮华自2003年起便投身于运动想象脑机接口的研究，22年来，其团队始终聚焦于此领域。研究从最初的两类任务（控制人的左右手运动）逐步发展到如今的四类任务（增加了脚和单侧肢体）。
由于大脑对这四类任务既有重叠部分又有差异之处，研究难度大幅增加，但多任务想象能够更好地促进康复进程、激活大脑。杨帮华团队先利用核磁共振技术研究四类任务的可区分性，发现它们既有重叠又有区分，随后开发了基于核磁共振给予权重的脑电分析方法，并结合深度学习算法，以正常人的数据建立模型，再迁移到患者身上，使患者在较少训练的情况下就能获得较高精度。目前，四类任务的解码精度约为51%，虽然这个数值不算高，但对于脑卒中患者而言具有实用价值。
杨帮华表示，在面向脑卒中的运动想象脑机接口解码算法实验中，其团队采集了46名健康被试的数据，发现四类运动的区分度较好。经过国际认可的数据集验证，两类任务的精度约为30%，三类任务约为75%，四类任务约为50%，达到了国际整体研究水平。此外，团队还公开了部分研究数据，2022年发布了25人每天5次的运动集，之后又发布了62名被试每人3天的数据集，为同行研究提供了有力支持。
基于前期丰富的研究成果，杨帮华的团队成立了韶脑传感科技公司。2024年10月，公司以无创运动想象脑机结合神经电刺激促使运动功能通路重建为目标，成功获得了上海市首张脑机接口医疗注册证。此前，该公司的设备已竞标成功进入首都医科大学北京天坛医院，并在复旦大学附属中山医院等20多家医院投入使用。患者佩戴脑电帽大约需要2 - 3分钟，软件可自动完成建模，训练时间约30分钟，每天进行1次训练，医生只需操作2 - 3个按钮即可，操作简单便捷。
今年5月，杨帮华团队基于硬件开发的8核16通路信号采集设备获得了医疗器械注册证。此外，外设手关节持续被动康复训练仪可结合多种电刺激、外骨骼等用于运动功能康复，在今年10月也取得了医疗器械注册证。至此，公司已拥有3张医疗器械注册证。
据杨帮华介绍，在临床应用方面，上海市一家康复医院纳入了56例病人，使用设备一个月，每天一次，性能提升了约30%。在典型案例中，有患者入组时仅一个手指能动，经过康复训练后恢复情况良好；还有患者通过基于脑机接口的训练设备，仅需2秒钟就能表达意图，大大减轻了与医生的沟通负担。
此外，杨帮华团队与神经外科医生合作开发的康复轮椅，是全国首台套创新产品。该轮椅依靠患者的意图控制前后左右移动，能够实现大脑功能训练，在今年脑机接口大赛中荣获全国第一名、特等奖。团队还参与制定了国标运动脑机接口实现流程。
杨帮华表示，韶脑科技开发的部分产品部分仍在取证途中。团队将继续在脑机接口领域深耕细作，她欢迎各界关注并开展合作交流，共同推动无创脑机接口技术在神经康复领域的发展，为患者带来更多希望。
