從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)臨床，腦機(jī)接口技術(shù)還有多遠(yuǎn)？

聽起來有點(diǎn)科幻的腦機(jī)接口技術(shù)，近期頻傳好消息。

3月11日，國(guó)家醫(yī)療保障局（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)家醫(yī)保局”）印發(fā)《神經(jīng)系統(tǒng)類醫(yī)療服務(wù)價(jià)格項(xiàng)目立項(xiàng)指南（試行）》，設(shè)立了涉及腦機(jī)接口的相關(guān)價(jià)格項(xiàng)目。當(dāng)月，湖北省醫(yī)療保障局（以下簡(jiǎn)稱“湖北省醫(yī)保局”）發(fā)布全國(guó)首個(gè)腦機(jī)接口醫(yī)療服務(wù)價(jià)格。

3月20日，北京腦科學(xué)與類腦研究所、北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司聯(lián)合研發(fā)的“北腦一號(hào)”智能腦機(jī)系統(tǒng)完成第三例人體植入手術(shù)。

4月上旬，由天津大學(xué)腦機(jī)海河實(shí)驗(yàn)室與天津市環(huán)湖醫(yī)院合作的腦機(jī)接口綜合臨床試驗(yàn)病區(qū)啟動(dòng)建設(shè)。

4月17日，上海腦虎科技有限公司宣布，一名癲癇患者植入其研發(fā)的柔性腦機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)用腦控方式玩游戲《黑神話：悟空》。

5月17日，由北京腦科學(xué)與類腦研究所、清華大學(xué)等共建的北京天壇醫(yī)院腦機(jī)接口臨床與轉(zhuǎn)化病房揭牌成立。

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從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)臨床，腦機(jī)接口技術(shù)還有多遠(yuǎn)？

不同技術(shù)路線并行探索

腦機(jī)接口是指在人腦與外部設(shè)備之間建立起實(shí)時(shí)通信與控制系統(tǒng)，通過檢測(cè)腦中樞神經(jīng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)腦與設(shè)備直接交互的技術(shù)。

1973年，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授雅克·維達(dá)爾首次提出“腦機(jī)接口”概念。20世紀(jì)90年代，美國(guó)研究者讓猴子通過腦電波控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。此后，腦機(jī)接口發(fā)展逐步駛?cè)肟燔嚨?。我?guó)腦機(jī)接口技術(shù)的起步與國(guó)際上基本平行。作為中國(guó)神經(jīng)工程及腦機(jī)接口學(xué)科的主要?jiǎng)?chuàng)建者之一，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院長(zhǎng)聘教授高小榕及其團(tuán)隊(duì)在1998年實(shí)現(xiàn)了腦控模擬鼠標(biāo)。

當(dāng)下的腦機(jī)接口技術(shù)路線主要分為非侵入式、半侵入式和侵入式。非侵入式是無創(chuàng)的，半侵入式和侵入式都是有創(chuàng)的。三者的工作原理都是通過電極獲取腦電信號(hào)，將其傳輸至芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化，再依靠算法進(jìn)行編解碼，實(shí)現(xiàn)大腦與外部設(shè)備之間的直接通信。非侵入式技術(shù)是將腦電帽戴在頭上，通過頭皮表層來采集大腦信號(hào)；半侵入式又稱“開顱不入腦”，將電極植入顱骨內(nèi)，但不進(jìn)入腦組織；侵入式則是通過開顱手術(shù)將微絲電極直接插入腦組織內(nèi)部獲取信號(hào)。

高小榕向科技日?qǐng)?bào)記者介紹，腦機(jī)接口主要實(shí)現(xiàn)打字、寫字和語音三大類人機(jī)交互。目前，有創(chuàng)腦機(jī)接口基本實(shí)現(xiàn)了這3項(xiàng)功能，但因涉及不同腦區(qū)，3項(xiàng)功能還未同時(shí)完成。無創(chuàng)腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)了打字和寫字功能，語音功能還期待突破。

在高小榕看來，侵入和非侵入都是形式，形式與功能必須統(tǒng)一，最終追求的目標(biāo)都是讓失能患者恢復(fù)功能。

他用通信領(lǐng)域的鐵塔基站和星鏈打了個(gè)比方。“有創(chuàng)的腦機(jī)接口就像鐵塔，信號(hào)很強(qiáng)，但覆蓋范圍有限。如果要全球都能用，就需要星鏈。要實(shí)現(xiàn)全功能，無創(chuàng)腦機(jī)接口更適用。”高小榕說，這兩種技術(shù)路線正在并行研究，哪種更有效還未可知。

定價(jià)先行力促臨床落地

2025年，被業(yè)內(nèi)視為腦機(jī)接口應(yīng)用的關(guān)鍵之年，國(guó)家有關(guān)部門和各地紛紛出臺(tái)利好政策。

3月31日，湖北省醫(yī)保局發(fā)布腦機(jī)接口手術(shù)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，侵入式腦機(jī)接口置入費(fèi)6552元/次、取出費(fèi)3139元/次，非侵入式腦機(jī)接口適配費(fèi)966元/次。

“新技術(shù)要用于臨床，需要打通政策的'最后一公里'。”武漢協(xié)和醫(yī)院院長(zhǎng)夏家紅介紹，企業(yè)與醫(yī)院今年初提交腦機(jī)接口服務(wù)項(xiàng)目的相關(guān)申請(qǐng)，3月國(guó)家醫(yī)保局發(fā)布立項(xiàng)指南。湖北省醫(yī)保局在20天時(shí)間內(nèi)，完成專家論證、倫理審查、數(shù)據(jù)核驗(yàn)等大量工作，發(fā)布了首個(gè)腦機(jī)接口價(jià)格。

“醫(yī)療機(jī)構(gòu)有了收費(fèi)目錄，手術(shù)診療安排就有了依據(jù)，這對(duì)新技術(shù)落地將產(chǎn)生推動(dòng)作用。”武漢衷華腦機(jī)融合科技發(fā)展有限公司常務(wù)副總經(jīng)理倪常茂解釋，醫(yī)院要開展大規(guī)模臨床試驗(yàn)，需要有力的制度支持。

夏家紅認(rèn)為，腦機(jī)接口價(jià)格快速落地，是醫(yī)保局支持新技術(shù)服務(wù)患者、推進(jìn)健康中國(guó)建設(shè)的示范之舉。

國(guó)家醫(yī)保局價(jià)格招采司醫(yī)藥價(jià)格處處長(zhǎng)蔣炳鎮(zhèn)表示，希望通過價(jià)格政策推動(dòng)新技術(shù)快速進(jìn)入市場(chǎng)，帶來新市場(chǎng)增量。

相較于湖北省出臺(tái)的數(shù)千元價(jià)格，有創(chuàng)腦機(jī)接口臨床手術(shù)的真實(shí)成本高昂。

據(jù)了解，腦機(jī)接口臨床成本每例約為30萬元至50萬元，包括電極、芯片等設(shè)備制造，手術(shù)植入、調(diào)試，術(shù)后護(hù)理、康復(fù)訓(xùn)練，以及醫(yī)院管理服務(wù)等。為推動(dòng)技術(shù)落地，當(dāng)前的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)只涉及腦機(jī)接口設(shè)備植入、取出的服務(wù)費(fèi)，額外費(fèi)用由研發(fā)相關(guān)方承擔(dān)。

“明確價(jià)格的關(guān)鍵不在于金額，而在于對(duì)新技術(shù)應(yīng)用起到破冰作用。”倪常茂說，當(dāng)前國(guó)外團(tuán)隊(duì)正開展目標(biāo)百人的臨床試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)各團(tuán)隊(duì)也在部署更多臨床試驗(yàn)，指導(dǎo)價(jià)格出臺(tái)正當(dāng)其時(shí)。

國(guó)家醫(yī)保局的先行一步，為行業(yè)發(fā)展按下“加速鍵”。“北腦一號(hào)”研發(fā)單位北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)李園介紹說：“3月國(guó)家醫(yī)保局出臺(tái)腦機(jī)接口價(jià)格立項(xiàng)指南，此前國(guó)家藥監(jiān)局也開展專門監(jiān)管課題研究評(píng)價(jià)安全可靠性，這都讓我們非常振奮。這些舉措給行業(yè)錨定了方向，企業(yè)做產(chǎn)品設(shè)計(jì)、驗(yàn)證等都有了依據(jù)。”

尋找安全性和有效性平衡點(diǎn)

早在2019年4月，漸凍癥患者王甲登上央視《挑戰(zhàn)不可能》舞臺(tái)，與清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)袂完成了一項(xiàng)挑戰(zhàn)--用腦電波“打字”，與主持人一起“朗誦”詩歌，感動(dòng)了無數(shù)觀眾。

“無創(chuàng)腦機(jī)接口做失能康復(fù)訓(xùn)練，中國(guó)已有上萬案例。”高小榕介紹道，“天壇醫(yī)院曾做過大樣本比較，使用無創(chuàng)腦機(jī)接口進(jìn)行主動(dòng)康復(fù)，與傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練相比，時(shí)間縮短1/3，效果提升1/3。”

有創(chuàng)腦機(jī)接口的人體植入案例，全球不過百人。這緣于研究者需要在安全性和有效性上尋找平衡。

“非侵入式和半侵入式采集的是局部腦區(qū)成千上萬個(gè)神經(jīng)元的集合信號(hào)，可以幫助嚴(yán)重失能患者實(shí)現(xiàn)有限的肢體運(yùn)動(dòng)，但對(duì)精細(xì)動(dòng)作的恢復(fù)效果不太理想。侵入式技術(shù)捕捉的是單個(gè)神經(jīng)元活動(dòng)的信號(hào)，更加精準(zhǔn)。”北京智冉醫(yī)療科技有限公司創(chuàng)始人宋麒說。

侵入式腦機(jī)接口能獲得分辨率更高的信號(hào)，但手術(shù)感染風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備安全性保障等都是需要謹(jǐn)慎對(duì)待的問題。

“首先，電極材料需要經(jīng)過很好的生物學(xué)驗(yàn)證。其次，電器安全、電磁兼容方面要有保障。第三，降低整個(gè)腦機(jī)系統(tǒng)的功耗是關(guān)鍵。手機(jī)過熱放會(huì)兒就行，但植入人腦內(nèi)部的設(shè)備如果過熱，可能會(huì)讓腦組織受損。”李園進(jìn)一步解釋，“可靠性也是重要指標(biāo)。腦機(jī)接口主要是幫助患者恢復(fù)語言或運(yùn)動(dòng)功能，如果是在恢復(fù)下肢站立行走時(shí)突然斷電或失去信號(hào)，患者就很可能摔倒發(fā)生危險(xiǎn)。”

目前，有創(chuàng)腦機(jī)接口的長(zhǎng)期植入仍是待解難題。“植入人腦的電極屬于異物，容易引發(fā)人體免疫反應(yīng)，產(chǎn)生炎癥或形成疤痕組織，導(dǎo)致信號(hào)衰減，甚至使設(shè)備失效，影響對(duì)大腦活動(dòng)的準(zhǔn)確解讀和控制。”高小榕說，“長(zhǎng)期植入的生物相容性和信號(hào)穩(wěn)定性問題，都需要進(jìn)一步研究。”

電極、芯片、算法是腦機(jī)接口的三大板塊。近年來，多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)積極開展臨床試驗(yàn)，我國(guó)腦機(jī)接口試驗(yàn)數(shù)量、技術(shù)專利和研究成果躍升至世界前列。

“國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)在單個(gè)能力上都可以做到很強(qiáng)，但工程化系統(tǒng)集成亟待突破。比如國(guó)內(nèi)可以研制出幾千甚至上萬通道的電極，但是如果想集成到一個(gè)腦機(jī)系統(tǒng)上，將面臨體積過大、功耗過高等難題，難以植入人體。”宋麒告訴記者。

當(dāng)前政策引導(dǎo)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常有利。倪常茂表示，不少團(tuán)隊(duì)都在進(jìn)行長(zhǎng)期人體植入的功能性和安全性驗(yàn)證工作，推動(dòng)腦機(jī)接口快速邁向臨床。

走向臨床亟須確立標(biāo)準(zhǔn)

目前，“北腦一號(hào)”已完成3例人體植入手術(shù)，分別通過運(yùn)動(dòng)想象腦控幫助癱瘓病人控制機(jī)械臂自主喝水，通過中文言語實(shí)時(shí)解碼幫助漸凍癥言語障礙患者重建交流能力。

“我們正在研究設(shè)計(jì)方案，希望在2026年正式啟動(dòng)注冊(cè)臨床試驗(yàn)，用3年左右時(shí)間拿到醫(yī)療器械注冊(cè)證。”李園說。

這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)與宋麒的預(yù)期相似。

“國(guó)內(nèi)目前的極早期臨床試驗(yàn)通過醫(yī)院倫理委員會(huì)審批就可以開展。而大規(guī)模注冊(cè)臨床試驗(yàn)需要至少50例樣本量，目前還沒有企業(yè)開展，試驗(yàn)后還需要一兩年時(shí)間驗(yàn)證臨床效果。”宋麒預(yù)計(jì)，最快還要兩到三年，腦機(jī)接口才能真正用于臨床治療。

“我國(guó)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)正在技術(shù)進(jìn)步、政策支持、生態(tài)營(yíng)造等方面持續(xù)發(fā)力，眾多研究團(tuán)隊(duì)正瞄準(zhǔn)第一張腦機(jī)接口醫(yī)療器械許可證。”倪常茂說，能否盡快獲批開展首例注冊(cè)臨床試驗(yàn)是關(guān)鍵之年的關(guān)鍵。

但腦機(jī)接口注冊(cè)臨床試驗(yàn)要達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)才能被許可，目前尚無定論。

“藥監(jiān)部門對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)的審批原則，現(xiàn)在全世界都沒有。”宋麒說，“極早期臨床試驗(yàn)可為藥監(jiān)部門制定審批標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，這需要研究團(tuán)隊(duì)、企業(yè)、臨床專家和政府部門的通力合作。”

腦機(jī)接口技術(shù)要想快速發(fā)展，就必須推動(dòng)在不同臨床場(chǎng)景的應(yīng)用。“我們希望多一些高水平醫(yī)院去做創(chuàng)新研究，但又不希望全面放開，不具備能力的醫(yī)院不要急于上馬。什么樣的醫(yī)院能做臨床試驗(yàn)，也需要一定標(biāo)準(zhǔn)。”李園說。

“制定完善的標(biāo)準(zhǔn)需要一個(gè)過程。”倪常茂期待相關(guān)部門與企業(yè)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)充分溝通，摸清當(dāng)前技術(shù)水平，穩(wěn)步推動(dòng)腦機(jī)接口邁向臨床。