腦機接口：引領未來醫療與科技的融合革命

腦機接口技術（Brain-Computer Interface, BCI）正處于快速發展階段，其在醫療、消費等多個領域的應用潛力巨大。盡管面臨諸多挑戰，但隨著技術的不斷進步和跨學科合作的加強，腦機接口有望成為連接人腦與外部世界的重要工具，為人類的健康和生活質量帶來革命性的變化。

根據麥肯錫的測算，全球腦機接口醫療應用的潛在市場規模在 2030-2040年有望達到400億-1450億美元，其中嚴肅醫療應用潛在規模在150億-850億美元，消費醫療應用潛在規模在250億-600億美元。

目前受到腦機接口技術和倫理、安全等因素的制約，無論是各國科研院所還是企業，研究重點都側重非侵入式腦機接口。這類腦機接口技術主要應用于醫療及健康保健場景，這是目前腦機接口最大的市場應用領域，也是增長最快的領域。

其中對應的典型嚴肅醫療場景包括腦震蕩，腦卒中、老年癡呆及腦腫瘤等，腦機接口的治療方式以改善為主，旨在提高患者的生活質量。已經普及的應用包括癲癇、中風等腦科疾病的診療。

與此同時在主被動協同康復訓練階段，腦機接口打破了傳統康復方式被動且單一的問題，實現主動康復，顯著提升康復治療效果。在精神疾病和心理健康測評方面也頗具潛力，日后也可能 進一步推廣到情緒管理、記憶增強，甚至腦寫入。

而在嚴肅醫療應用之外，腦機接口也可以用于一系列消費級醫療場景，并向小型化、便攜化、可穿戴化及簡單易用化方向發展。

例如通過腦電信號相位、幅度的識別可以更加準確監測、評估患者的情緒狀態，并針對特殊情緒的腦電信號制定專門的訓練任務以調整患者狀態，實現精準調控。基于非侵入式腦機接口技術的各種可穿戴設備，利用集成工藝和流程，進行標準化、模塊化的開發和設計，以形成滿足不同應用場景的腦機接口產品，如智能家居、娛樂、教育等生活場景，可以實時監測用戶的腦電狀態，幫助日常解壓、小孩專注力提升，及改善睡眠障礙等。

預期在未來5-10年，腦機接口將迅速滲透，在應用領域的全球市場規模將達約3000億美元，涉及治療癲癇、癱瘓、 失語等腦/神經相關疾病治療、腦卒中康復、腦功能挖掘、專注力訓練、腦機控制游戲、VR/AR等。

2024年11月22日，第三屆南渡江智慧醫療與康復產業高峰論壇在海口成功舉辦。在一場聚焦腦機接口的發展機遇與挑戰的圓桌討論中，邀請了多位行業內的專家學者進行深入探討。

主持人：南婧，芯原股份戰略投資高級總監（左一）

圓桌嘉賓（由左至右）：

馮睿，成都芯腦科技有限公司總經理； 

耿東，景昱醫療科技（蘇州）股份有限公司董事、CFO、董事會秘書； 

李驍健，深圳微靈醫療科技有限公司創始人、董事長；中國科學院深圳先進技術研究院正高級工程師；

方向生，聚交芯創醫療電子（上海）有限公司副總裁；

陳涵，浙江柔靈科技有限公司聯合創始人、首席運營官

腦機接口的技術路線與競爭格局

作為腦機行業的風向標，馬斯克的Neuralink公司已經于去年獲得美國FDA批準，并在今年1月讓第一位植入者在術后不久，通過思維控制鼠標實現下國際象棋。然而，術后一個月有85%的植入電極發生位移，這說明植入式腦機接口還面臨很多挑戰。

南婧表示，今年7月，Neuralink第二例植入腦機也順利完成，只用不到5分鐘就可以實現鼠標控制。“國內的華山醫院也在今年進行了全國第三例、上海首例腦機接口臨床實驗植入手術。不過這個手術比Neuralink的相對簡單，不需要打開頭骨，只需要將一塊硬幣大小的采集器放在顱骨上采集信號。”

那么腦機接口技術目前在醫療領域的應用現狀如何？從近期和遠期分別來看，哪些醫療應用領域的發展潛力很大？深圳微靈醫療科技有限公司創始人兼董事長李驍健對中國和美國的腦機接口技術路線進行了詳細介紹。

李驍健指出，美國在植入式腦機接口領域有Blackrock、Neuralink等五家代表性公司，各自提出了不同的技術解決方案，如硬針板電極陣列、細微絲軟電極、軟薄膜電極陣列和血管支架電極等。其中，Neuralink的設計較為激進，雖然在前沿腦科學研究方面有所突破，但在醫療器械的臨床應用上仍面臨諸多挑戰，其團隊也因方向分歧而散伙。

而其他公司如 Blackrock 采用全皮層信號的腦機接口，通過在大腦皮層采集信號形成面振；還有公司采用高密度硬砧板電極，避免了脫落問題。Synchron 則采用二維面振的配制，避免了扎破血管的風險，但通道數量有限。國內也有團隊在推動植入式腦機接口項目，提出了與 Neuralink 不同的方案

“Neuralink用的柔性細絲植入后的排斥反應更弱，每一根絲都有一個觸點，形成一個三維矩陣的結構。但細絲的觸點容易脫落和位移是很大問題，植入體的封裝有很多新技術在嘗試，但是沒有經過較多的時間驗證，作為醫療器械行不行？現在仍是未知數。”李驍健表示，此外植入式腦機接口需要開顱手術，放置通道數太多有血管堵塞中風風險（最多16通道），這不僅增加了手術風險，也限制了其廣泛應用。

在針對那種植入式腦機接口技術路線將率先產業化的投票上，近六成的現場觀眾認為是“軟薄膜電極陣列”

醫療領域的應用現狀與發展潛力

景昱醫療科技（蘇州）股份有限公司董事、CFO、董事會秘書耿東，從商業本質出發，分析了腦機接口在醫療領域的應用現狀和發展潛力。

“腦機接口其實是一個工具，還是要看到底能為人類解決什么問題，特別是在具體醫療領域，能給患者帶來什么療效，這非常重要。” 耿東強調。目前，腦機接口在帕金森病、癲癇等神經類疾病的治療上已取得顯著成效，手術安全性較高，且效果優于傳統藥物治療。

耿東認為，療效、安全性和成本是決定腦機接口應用效果的三個關鍵因素。“精神類疾病和認知障礙的治療潛力巨大，但需要更深入的腦科學研究和技術發展。” 

此外，雖然腦機接口在疼痛管理、睡眠障礙診斷與調控等方面也有應用空間，但這些領域在中國市場的接受度仍有待提高，這是因為在醫療領域的應用仍受制于對腦部疾病認識研究的深度和技術的發展。例如，在認知障礙的治療上，目前腦機接口技術仍看不到非常好的效果；運動康復類領域則具有較大的發展前景。

此外，耿東認為，睡眠障礙的腦機治療因病情輕重不同而有所差異，“尤其是在中國，人們對于腦機手術治療帶來疼痛的接受度相對較低。”

浙江柔靈科技有限公司聯合創始人、首席運營官陳涵介紹了公司在非侵入式腦機接口領域的實踐。

陳涵提到，他們最初嘗試了多個應用場景，最終選擇落地睡眠場景。“當時我們跟醫院很多科室的醫生做了交流。做過睡眠檢測的朋友會有體會，要在醫院里全身戴滿電極，在小黑屋里關幾天，晚上上洗手間還要背著一個設備，特別不方便。”

為了將嚴肅醫療領域的睡眠障礙診斷小型化，使其能夠像體溫計、血壓計一樣應用于家庭，柔靈科技開發了一款便攜式睡眠監測設備，能夠在家庭環境中實現醫療級別的效果。“產品貼在額頭，無明顯感覺，可達到醫療級別效果，同時還能為醫生提供患者長時間的數據，提高檢測的準確性，而且不影響患者的睡眠。”陳涵認為，基于這個考慮，腦機落地睡眠監測場景很有前景。

在針對“三年內，腦機接口在哪些醫療應用領域會獲得落地發展?”的投票上，現場觀眾選出的前三名分別是“藥物成癮、精神心理類疾病治療”、“神經病變治療與康復”和“認知障礙疾病診斷與管理”

兒童發育障礙干預

成都芯腦科技有限公司總經理馮睿重點介紹了腦機接口在兒童發育障礙干預中的應用。他指出，孤獨癥等兒童發育障礙疾病的發病機制復雜且缺乏有效治療手段。

“當我們發現一個小朋友多動或者自閉癥，或者是語言發育遲緩的時候，孩子往往還只有一兩歲。雖然這類疾病不會影響他的壽命，但心理障礙會持續幾十年甚至伴隨一輩子。”馮睿表示，相較于老年疾病，腦機相關技術在兒童病例中的應用具有更大的社會意義。

據悉，成都芯腦科技通過三年努力，利用腦電技術對孤獨癥兒童的大腦網絡進行建模、分類和診斷，開發了孤獨癥精準神經調控系統，功能包括包括篩查、診斷、社交以及專注率調控等，目前已經服務了兩千多名孤獨癥兒童。

馮睿表示，該體系入選中殘聯優秀案例，通過多元數據模態對孤獨癥進行定量衡量，其中基于腦電的孤獨癥診斷系統總體分類識別率大于 90%，孤獨癥精準神經調控系統總體響應率為 80%。“這些手段不僅有助于孤獨癥兒童的康復和治療，也為腦機接口技術在教育領域的廣泛應用提供了有力支持。”

在針對“短期內，腦機接口技術在兒童發育障礙干預中的重要突破方向是什么?”的投票上，現場觀眾選出的前三名分別是“個性化治療方案”、“精準診斷與監測”和“教育領域輔助”

多模態腦機接口

聚交芯創醫療電子（上海）有限公司副總裁方向生從技術旁觀者的角度探討了多模態腦機接口的技術瓶頸和應用趨勢。

據悉，該公司的創始人團隊有做芯片和做醫療電子的兩波人。“醫療電子產品領域應用的路徑很長，這往往造成做芯片的人和做醫療電子的人之間存在信息差，或者理解不一致。” 方向生說道，所以聚交芯創做的項目成為兩邊的橋梁，“對于芯片公司來說，痛點是不理解醫療電子的具體規格和性能要求，而醫療電子企業其實只是在供應商領域選適合自己用的，兩者之間的匹配性在某些項目中會存在不一樣的理解，或選擇了非最優的方案。”

“如果用腦機接口的技術來輔助，或者機器人完成任務的時候，我們想象一下這個過程。這時候技術瓶頸抽象出來，實際就是現有的技術如何來實現帕金森或者是生命科學的內容。技術瓶頸主要是密度、速度、效率、算法精準性和魯棒性等問題。”方向生指出，此外信號的采集、處理、傳輸以及神經預處理機制等也是制約多模態腦機接口發展的關鍵因素。

盡管面臨諸多技術瓶頸，但方向生對多模態腦機接口的未來應用趨勢持樂觀態度。他認為，隨著半導體技術、微納加工技術以及多模態信號采集技術的不斷發展，腦機接口將逐漸實現更高集成度、更小體積和更廣泛的應用場景。例如，在感覺重建方面，人工視網膜等技術有望讓盲人看見世界；在生物反饋閉環方面，腦機接口技術有望幫助人類實現意識的傳遞、保存和應用。

在針對“結合腦機與多種感官的多模態交互，現階段有哪些技術瓶頸亟待解決?”的投票上，現場觀眾選出的前三名分別是“腦信號解碼精度和速度不足”、“多模態數據處理能力不足”和“低信噪比，腦信號易受干擾”

AI技術的賦能

陳涵進一步闡述了AI技術在腦機接口中的應用。

“腦機接口技術是標準化的平臺，也是通用的技術，可以通過與AI技術結合，實現精準化、個性化的應用。”陳涵以睡眠領域為例，說明了如何通過AI技術對腦電信號進行解碼和分析，提供個性化的治療方案。

例如在檢測方面，大模型跟目前的醫療數據、基因標準結合之后，用AI做解碼或是做分析，可以提供非常實時的方案；在調控方面，也可以結合失眠癥狀，針對每一個個體提供不同的解決方案，包括聲光電磁或是藥物等。

“AI最擅長的就是做排列組合，它提取相關的腦路數據之后，再分析具體是什么狀態。” 陳涵說道。

未來展望

圓桌討論的最后，幾位嘉賓對未來腦機接口的發展進行了暢想。李驍健期待看到更加安全、有效的植入式腦機接口技術的出現；耿東希望中國能夠成為腦機接口技術應用的高地；方向生則暢想有一天能夠派自己的“阿凡達”到某個星球適應環境后再親自前往；而陳涵則期待非侵入式腦機接口設備能夠更小、更輕、更薄地應用到日常生活中。