作者 | 金旺
來源 | 科技行者
6月2日,腦機接口公司Neuralink官宣,公司的腦植入設備已進入臨床試驗階段,并在最新一輪融資中籌集了6.5億美元。
Neuralink是由馬斯克在2016年成立的腦機接口公司,并已經在美國、加拿大、中東等地啟動了腦機接口設備的臨床試驗。
據官方公布消息顯示,目前已有五名重度癱瘓患者接受了腦機接口設備植入手術,通過在腦部植入芯片來傳輸神經信號。
馬斯克的團隊在腦機接口領域的研究,依然處于臨床試驗階段,距離拿到美國FDA注冊證、在醫(yī)療領域得到廣泛使用,還有很長的路要走。
不過,腦機接口的研究不只停留在Neuralink,如今已經成為了一個全球性話題,我們近日就拜訪了一家位于浙江杭州的中國腦機接口研究團隊,佳量醫(yī)療。
據佳量醫(yī)療創(chuàng)始人兼CEO曹鵬告訴我們,“目前,佳量醫(yī)療腦機接口設備Epilcure已經完成了100例臨床試驗,即將向國家藥監(jiān)局遞交認證注冊申請,預計會在明年拿到醫(yī)療認證。”
這意味著佳量醫(yī)療即將擁有一款拿到醫(yī)療器械認證的腦機接口設備,這款設備也將成為腦機接口從科研走向商用的一個拐點。
01 讓截癱患者重新站起來
2024年10月,60歲的金先生在一次屋頂作業(yè)中意外墜落,導致胸椎爆裂性骨折,在后續(xù)送醫(yī)治療中,金先生被診斷為完全性脊髓損傷,這意味著金先生完全失去了行走能力,在接下來的日子里或將只能借助輪椅外出。
彼時浙江大學與佳量醫(yī)療正在聯(lián)合進行著一個閉環(huán)神經接口的醫(yī)療研究項目,這個醫(yī)療研究項目的目標正是通過腦機接口技術,借助一套名為閉環(huán)脊髓神經接口系統(tǒng),讓失去下肢運動功能的患者重新行走起來。
金先生的女兒在了解到這一項目后,將希望寄托在了這項前沿技術上,并為父親報名參加了臨床試驗。
一年后,在佳量醫(yī)療、浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院、南湖腦機接口研究院、腦機智能全國重點實驗室、生物醫(yī)學工程與儀器科學學院多方共同參與下,國內首例閉環(huán)脊髓神經接口植入手術在杭州完成,作為此次臨床試驗的受益者,金先生重新站了起來。
我們在前不久到訪了佳量醫(yī)療位于杭州的辦公室,佳量醫(yī)療創(chuàng)始人兼CEO曹鵬告訴我們:
“在前期治療過程中,這位患者是先進行了康復訓練,康復訓練后,患者躺在床上腿部可以輕輕抬起一些,但是無法行動。
隨后,患者在完成‘閉環(huán)脊髓神經接口’植入手術后,通過神經解碼和電刺激,這位患者最終能夠實現(xiàn)自主站立和行走。”
那么,腦機接口技術是如何在這位患者身上產生效果的?
對此,曹鵬向我們解釋稱,腦機接口技術在整個治療過程中分為三步:
第一步,信號采集,通過感知設備采集肌電反饋信號;
第二步,信號解碼和分析,將采集到的這些信號進行解碼,從而了解患者抬腿、行走等運動意圖;
第三步,信號傳輸,將原本因脊髓損傷導致無法傳遞到腿部相應組織的神經信號傳遞下去,從而讓腿部神經、肌肉、骨骼能夠配合行動,完成運動動作。
曹鵬告訴我們,“這三步其實也是腦機接口技術在其他疾病治療過程中完全通用的基本工作原理,這其中的難點在于,目前大家對于神經系統(tǒng)的探索和了解還不夠深入,例如哪個神經控制哪個動作,以及精準動作控制需要怎樣的信號閾值,都需要進行深入研究。”
實際上,如今的佳量醫(yī)療已經在通過腦機接口技術來攻克癲癇、帕金森、漸凍癥等疑難疾病的治療,尤其是佳量醫(yī)療研究多年的植入式閉環(huán)神經調控系統(tǒng)Epilcure已經完成了100例臨床試驗,正在成為治療癲癇的一種新型設備。
02 規(guī)?;逃玫淖詈笠徊?/strong>
據世界衛(wèi)生組織2024年的統(tǒng)計數(shù)據顯示,全球約有5000萬癲癇患者,癲癇已經成為全球最常見的神經系統(tǒng)疾病之一。
這其中,有70%患者可以通過吃藥實現(xiàn)控制,剩下30%通過吃藥難以控制,也就是藥物難治性癲癇患者,這類患者就通常需要通過外科手術進行治療,然而如果病灶體生長在大腦功能區(qū),通過普通外科切除手術治療就會有很大的風險。
正是由于這類疾病擁有相當高的普遍性、復雜性,讓癲癇成了全球腦科學研究的一個重要領域,也成為大多數(shù)腦機接口技術研究團隊進入醫(yī)療領域最先研究的一個疾病案例。
這樣一款完全植入人腦的醫(yī)療級產品的研發(fā)并非易事,曹鵬將這項工作的難點總結為三個方面:
第一,微小信號處理,腦神經的微小信號采集、抗干擾的處理,并將這個微小信號清晰讀取出來;
第二,軟件算法研發(fā),植入大腦的芯片難以承載癲癇發(fā)作檢測算法,相對復雜的運算或算法更新,依然需要與外部設備進行無線通信和實時交互來解決;
第三,硬件芯片研發(fā),植入大腦的芯片相當于微型電腦,需要完成腦神經信號的感知、計算、控制、輸出全流程,而植入大腦的芯片對功耗、散熱要求極為苛刻,這對芯片研發(fā)提出了很高的要求。
為了攻克這些技術難題,佳量醫(yī)療與首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院、復旦大學附屬華山醫(yī)院、浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院聯(lián)合對Epilcure進行了項目攻關,并在2021年3月應用到了亞洲首例臨床植入手術中。
據悉,作為一款完全植入式腦機接口產品,在使用過程中,Epilcure的計算單元會被植入到患者大腦中,用于持續(xù)監(jiān)測患者大腦內可能引發(fā)癲癇發(fā)作的異常腦信號,一旦檢測到異常信號,就會進行阻斷和干預。
據曹鵬透露,“時至今日,Epilcure已經完成了100例臨床植入手術,在植入該設備后,只要有異常腦信號出現(xiàn),就能檢測到。”
此外,曹鵬也指出,“這款產品已經完成了臨床試驗患者入組,計劃今年向國家藥監(jiān)局遞交認證注冊申請,預計會在明年拿到醫(yī)療認證,成為國內第一款可商業(yè)化應用的腦機接口產品。”
不過,Epilcure只是佳量醫(yī)療邁向商業(yè)化的第一步,佳量醫(yī)療在腦機接口領域有著更大的野心。
03 腦機接口的拐點
在與曹鵬的對話過程中,我們發(fā)現(xiàn),腦機接口技術與人工智能技術的發(fā)展有著諸多相似之處,例如,數(shù)據驅動。
大數(shù)據、大算力帶來了當下不斷迭代的大模型,腦機接口技術研究同樣需要以大量樣本數(shù)據為基礎。
據曹鵬透露,“佳量醫(yī)療目前已經在癲癇領域積累了幾十萬條標記數(shù)據,未來這些數(shù)據通過AI模型進行分析后,形成一個AI模型,基于AI芯片植入到大腦中。”
這是佳量醫(yī)療的技術優(yōu)勢,也是他們下一代產品的研發(fā)思路。
不過,對于現(xiàn)在的佳量醫(yī)療而言,真正的優(yōu)勢是他們構建了一個通用閉環(huán)神經接口技術平臺。
由于各類基于腦系統(tǒng)和神經系統(tǒng)的疾病通過腦機接口技術治療的基本原理相同,都需要通過經過信號采集、解碼分析、控制與反饋這一流程,佳量醫(yī)療為此構建了一個通用閉環(huán)神經接口技術平臺。
據悉,前文提到的用于治療截癱的閉環(huán)脊髓神經接口系統(tǒng)、用于治療癲癇的Epilcure,以及佳量醫(yī)療用于治療帕金森病的iSBS,都是基于這一平臺研發(fā)。
也是在完成了這一整套面向醫(yī)療領域的腦機接口研發(fā)體系和產品系統(tǒng)構建后,曹鵬告訴我們,“2025年將會是佳量醫(yī)療的腦機接口元年。”
曹鵬之所以認為2025年是佳量醫(yī)療腦機接口元年,一方面是因為佳量醫(yī)療在今年將完成腦機接口閉環(huán)調控產品第一個適應癥難治性癲癇的臨床入組,向國家藥監(jiān)局提交注冊申請;另一方面是因為佳量醫(yī)療面向未來也有了將腦機接口技術拓展到其他領域應用的打算。
關于這個“打算”具體所指,曹鵬向我們透露,“最大的一個應用領域就是與具身智能機器人團隊合作,將腦機接口技術應用到康養(yǎng)、家用等場景。”
至于這樣的具身智能技術何時能夠走入家庭,曹鵬認為,“5-10年時間內,就會有這樣的具身智能機器人進入家庭幫你倒水、做飯、洗衣服,這個時間點其實會很快到來。”動3000萬輛汽車的智能化變局?
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