來源：光明日報
記者：鄧暉
“只要心裏一動念，癱瘓的手就能應‘念’抬起、穩穩抓握”——這曾是無數截癱患者深埋心底的奢望。如今，一項突破性技術，讓這份奢望真正照進了現實。國家藥監局日前批准全球首款侵入式腦機接口醫療器械上市。這標誌着，國際首個侵入式腦機接口醫療器械正式進入臨牀應用階段。
半侵入式腦機接口示意圖（清華大學供圖）
這個產品，叫NEO系統——植入式腦機接口手部運動功能代償系統，由清華大學生物醫學工程學院洪波教授團隊全程自主研發。
大腦與肢體之間的“無線翻譯官”
對於頸段脊髓損傷、高位截癱的患者而言，最大的痛苦並非肢體受損，而是大腦發出的每一個行動指令，都因脊髓這條“信號通路”斷裂，無法傳遞到手臂和手部。明明心裏想着抬手、抓握、擁抱，身體卻始終無法做出回應，長期被困在無法自主行動的困境裏。
NEO系統的核心作用就是成爲大腦與肢體之間的“無線翻譯官”——繞開受損的脊髓，直接捕捉大腦發出的運動指令，精準解碼後轉化爲控制信號，幫助患者重新實現手部的自主抓握與活動。
25年前，洪波團隊踏入腦機接口領域時，主流研究路線分爲非侵入式和侵入式兩條技術路線，長期面臨安全與精度難以兼顧的難題：前者通過在頭皮外側無創放置傳感器來採集大腦信號，雖然安全但信號會受到顱骨物理屏障的影響；後者則將傳感器直接植入大腦皮層，信號精準，但長期使用會存在生物兼容性、電極脫落等問題。
如何在侵入程度、信號質量和長期風險之間取得平衡？洪波團隊另闢蹊徑，選擇了半侵入式的硬膜外技術路線：把電極放置在顱骨內、硬腦膜外。“如果把人腦想象成一個雞蛋，顱骨就好比蛋殼，在顱骨下包裹大腦的硬腦膜類似蛋殼膜，腦組織就如蛋白蛋黃。”洪波介紹，“電極貼不直接接觸腦組織，不會損傷神經細胞，也不存在電極移位的隱患。這就好比把耳朵貼到會議室的牆上聽屋內人交談，效果肯定比在大樓外要好很多，同時也不會打擾到屋內人。”
抓握解碼準確率90%以上
半侵入式腦機接口雖然避免了傳統侵入式設備的直接風險，但仍需應對長期穩定性、無線供電、腦信號解碼等一系列技術挑戰。
例如，植入設備如何長期可靠地採集和傳輸腦電信號？NEO系統給出的解決方案是近場無線通信與供能技術，一方面實現腦電信號的無線傳輸，徹底摒棄傳統連線插頭；另一方面去除體內電池，通過無線方式爲體內處理器供電，從而避免反覆充電及電池失效引發的二次手術風險。這一“信能一體、裏應外合”的創新設計，爲植入設備的終身可靠使用奠定了基礎。
臨牀試驗中，截癱患者使用該產品完成抓握動作（清華大學供圖）
信號解碼則是另一道難關：電極置於硬腦膜外，信號衰減成爲無法迴避的問題。團隊研究通過提取多頻帶信息，構建“虛擬信號通道”，並將頻帶間的協同變化納入解碼特徵。憑藉這一方法，NEO系統僅用8個電極，便實現90%以上的抓握解碼準確率，解碼延時控制在數百毫秒，能夠精準快速翻譯患者運動意圖，讓患者“想動就動”。
團隊介紹，2023年10月，NEO系統完成首例植入；2023至2024年，完成4例可行性臨牀試驗，初步驗證了系統的有效性和安全性；2025年，在全國11家醫院開展多中心確證性臨牀試驗，完成32例頸段脊髓損傷患者的臨牀植入。臨牀試驗結果表明，全部患者在植入腦機接口後都實現了腦控抓握，腦機接口輔助下的手部運動功能評分顯著提升。
很多科學問題仍需研究
“第一例產品的落地，並不意味着中國已站在腦機接口技術的最前沿。”洪波清醒地認識到，“團隊此次的成果，只是綜合考慮我國臨牀實際需求，運用科學原理與工程方法，解決了一個具體問題，但要實現腦機接口幫助千萬人甚至上億人解決中風、癲癇、抑鬱乃至阿爾茨海默病等問題，還有很多科學關卡和技術難點沒有攻克。”
接下來要做什麼？洪波表示，NEO系統完成了“從0到1”的突破，此後從1到100、1000……的發展，將由產業界更多創新團隊接棒完成：“但很多科學問題並沒有徹底解決，這個不徹底的遺憾，最終會成爲制約未來發展的瓶頸。作爲科研工作者，我們要看到現象，研究爲什麼會有這個現象，提出基本的科學問題。”
洪波團隊現在的研究方向，正是臨牀試驗中觀察到的神經修復現象。在完成臨牀植入的32例頸段脊髓損傷患者中，有22例患者經過6個月的腦機接口抓握訓練，自主的手部運動功能評分獲得顯著提升，這背後發生了什麼？大腦和神經連接發生了怎樣的變化？這些變化如何加速……研究這些暫時未解開的科學問題，成爲洪波團隊新的任務。
“我想做一個改變世界的工程師。”洪波希望，NEO系統成功獲批上市的經歷，能激勵更多人以原創性成果引領智能芯片、新材料、高端裝備、生命健康等前沿領域變革。
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