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腦機接口技術醫(yī)學領域四大應用盤點

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年07月21日 06:05

□?劉宇

腦機接口技術又稱為腦機融合感知技術，是以計算機、電極、芯片等外部裝置設備代替神經(jīng)、肌肉等生理中介結(jié)構，實現(xiàn)大腦與外界信息交互的新型通信控制技術。這一顛覆傳統(tǒng)人機交互的新型技術，融合了腦科學、神經(jīng)科學、信息科學、材料科學、生物科學、系統(tǒng)科學、醫(yī)學工程等多學科專業(yè)知識，將生物學意義上的大腦與人造智能設備融為一體，通過實時感知和翻譯大腦意識，實現(xiàn)機器與人類的信息交換。

當前，醫(yī)學健康領域是腦機接口技術最大的應用市場之一。腦機接口技術開啟了一條非常規(guī)大腦信息輸出通路，可以實現(xiàn)大腦與外部設備的直接交互。在為運動障礙或交流障礙患者提供可選擇的與外部世界交流的渠道方面，研究人員已利用腦機接口技術初步形成了用于實驗室測試的系統(tǒng)。相信在不久的將來，相關產(chǎn)品有望被廣泛應用于臨床。隨著現(xiàn)代醫(yī)學對大腦結(jié)構和功能的不斷探索，人類對于視覺、聽覺、運動、語言等大腦功能區(qū)有了更加深入的認識。利用腦機接口技術獲取上述大腦功能區(qū)的信息并進行分析，將有助于神經(jīng)精神系統(tǒng)疾病診斷、篩查、監(jiān)護、治療與康復等工作的開展。

肢體運動障礙診療

導致肢體運動障礙的疾病有很多，如腦外傷、腦卒中等都可導致患病腦區(qū)對應的肢體控制功能受損。除了上述疾病導致的運動功能障礙外，由運動神經(jīng)元受損引發(fā)的肌萎縮側(cè)索硬化癥（漸凍癥）也屬于嚴重運動障礙，該疾病患者具有肌肉萎縮無力的表現(xiàn)。

在肢體運動障礙診療領域，腦機接口技術的運用可有效幫助患者改善疾病狀態(tài)、提高生活質(zhì)量，起到輔助治療的效果。具體來講，腦機接口技術具有改善、恢復、替代三種功效。其中，腦機接口的改善功效有利于對腦外傷、腦卒中和癲癇等疾病的治療。腦機接口的恢復功效可用于對腦卒中患者上下肢運動功能障礙的康復訓練，促進患者恢復運動皮層的神經(jīng)可塑性。同時，腦機接口的恢復功效也有利于肌無力和脊髓損傷等疾病的康復。腦機接口的替代功效是指，相關設備（如腦控假肢、腦控輪椅和腦機通信系統(tǒng)等）可為肌萎縮側(cè)索硬化癥、閉鎖綜合征、重癥肌無力或失語癥等疾病患者提供輔助性工具，幫助患者開展日常生活活動。

綜上，腦機接口技術在肢體運動障礙診療領域的應用方式主要有兩種：一種是輔助性腦機接口，即通過腦機接口設備獲取患者的運動意圖，從而實現(xiàn)對假肢或外骨骼等外部設備的控制；另一種是康復性腦機接口，由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有可塑性，利用腦機接口設備直接作用于大腦進行重復性反饋刺激，可以增強神經(jīng)元突觸之間的聯(lián)系，在一定程度上實現(xiàn)修復目的。

精神疾病診療

近年來，精神疾病患病率持續(xù)升高，越來越多的特定人群對于精神和心理健康的改善有迫切需求。以抑郁癥為例，研究發(fā)現(xiàn)，有接近30%的抑郁癥患者屬于難治性抑郁癥，傳統(tǒng)的藥物治療、物理治療以及認知行為治療方法對該類抑郁癥患者的治療效果欠佳。而腦機接口技術的發(fā)展，有望大幅提高針對部分疑難性精神疾病（如強迫癥、抑郁癥、精神分裂癥等）的研究和診療水平。

腦機接口設備可基于輸入式腦機接口等技術發(fā)揮神經(jīng)調(diào)控作用，促進患者異常腦結(jié)構及其功能可塑性正向發(fā)展，從而促進神經(jīng)精神疾病康復。

與其他生理信號相比，腦電信號可以提供更多深入、真實的情感信息。腦機接口設備可通過學習算法，提取腦電信號特征，實現(xiàn)對多種情緒（如悲傷、憤怒、恐懼、驚訝、愉悅、平靜等）的判斷和分析，能夠用于對抑郁癥、焦慮癥等神經(jīng)精神類疾病的發(fā)病機制研究和輔助治療。此外，利用腦機接口設備開展的神經(jīng)反饋訓練，也可在抑郁癥、焦慮癥等精神疾病康復治療方面發(fā)揮積極作用。

目前，國內(nèi)外越來越多的科研機構和科技公司積極開展用于精神疾病診療的腦機接口技術相關研究。例如，馬斯克旗下的神經(jīng)科學公司Neuralink致力于通過腦機接口技術治療精神分裂癥和記憶力喪失等精神疾病。在我國，2020年12月，上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院腦機接口及神經(jīng)調(diào)控中心正式成立，該中心的第一個臨床腦機接口研究項目——“難治性抑郁癥腦機接口神經(jīng)調(diào)控治療臨床研究”同時啟動，旨在通過多模態(tài)情感腦機接口和腦深部電刺激方法治療難治性抑郁癥。

意識與認知障礙診療

許多患者因顱腦外傷、腦卒中、缺血缺氧性腦病等疾病陷入昏迷，繼而進入長期意識障礙狀態(tài)，即植物人狀態(tài)。目前，針對該類疾病患者尚無系統(tǒng)、規(guī)范的治療方式。如何加快意識障礙患者的意識與認知功能恢復，已成為亟待解決的臨床問題之一。

值得關注的是，通過腦機接口設備獲取并分析患者的腦電信號，可以掌握患者的意識狀態(tài)，實現(xiàn)意識障礙診斷與評定、預后判斷，甚至能夠與意識障礙患者實現(xiàn)交流。具體的操作方式是：利用患者自己的名字、照片等信息，將聲音、圖像、觸感等作為靶刺激，并以小概率出現(xiàn)，而將其他無關刺激以高概率隨機出現(xiàn)；再利用腦機接口設備獲取患者受到靶刺激后的腦電信號，分析患者意識狀態(tài)。在這一過程中，部分患者可能會對靶刺激有特異性反應。這種腦電交流有助于醫(yī)生判斷患者是否有喚醒康復的可能，從而采取針對性治療措施。

癲癇和神經(jīng)發(fā)育障礙診療

癲癇診療領域是腦機接口技術最早應用的領域之一。癲癇與大腦皮層神經(jīng)發(fā)育缺陷密切相關，其發(fā)作狀態(tài)的典型表現(xiàn)為電生理異常。腦電波一直是癲癇臨床診斷的重要指標。

隨著腦功能和相關疾病研究的逐漸深入，以及相關設備與技術的不斷發(fā)展，腦機接口技術在癲癇診療領域已有相對成熟的應用。具體的操作方式為：通過腦電波傳輸和判斷癲癇患者的大腦功能和疾病相關信號，對顱內(nèi)電極的電刺激發(fā)出指令，誘發(fā)患者功能區(qū)響應，再通過切除手術、熱凝手術、激光損傷等技術改善和治療大腦癲癇網(wǎng)絡。

值得關注的是，除了醫(yī)學領域外，腦機接口技術在日常生活等其他領域也有良好的應用前景。例如，腦機接口技術可通過測量和提取人腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)信號，實現(xiàn)對外部家居設備的操控，還能通過外部設備對神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生刺激和神經(jīng)反饋，實現(xiàn)對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控，從而使人腦與外部設備之間形成具有神經(jīng)反饋調(diào)控的閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)人機或腦機的智能融合。

腦機接口技術被譽為“人工智能的下一步”，其巨大的應用潛力吸引著大量研究人員不懈攻關?？梢灶A見，腦機接口技術將在全球市場掀起新的科技浪潮。?

?（作者單位：火石創(chuàng)造）

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