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國內(nèi)首例!72歲高位截癱患者用意念喝可樂
最后更新: 2020-01-16 18:01:54“握住,很棒,向自己的嘴巴移動,再往回一些,好差不多,停!”隨著張先生吸溜一口可樂,浙大二院神經(jīng)外科病房內(nèi)響起了一片掌聲。
如此簡單的一個動作,大家為何要為他喝彩?
72歲高齡的張先生是中國第一位在大腦中植入腦機(jī)接口電極的患者,目前住在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科的病房里。
“太不容易了!對四肢完全癱瘓的人來說,這是不可能完成的任務(wù)。今天,通過腦機(jī)接口,他做到了!”浙大二院神經(jīng)外科主任張建民激動地說。
16日,浙江大學(xué)發(fā)布“雙腦計(jì)劃”最新科研成果。該校求是高等研究院“腦機(jī)接口”團(tuán)隊(duì)與浙大醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科合作完成了國內(nèi)首例植入式腦機(jī)接口臨床研究。
該團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)首次通過對一位高位截癱志愿者腦內(nèi)植入Utah陣列電極,患者可以利用大腦運(yùn)動皮層信號精準(zhǔn)控制外部機(jī)械手臂,完成進(jìn)食、飲水和握手等一系列上肢重要功能運(yùn)動。首次證明了高齡患者利用植入式腦機(jī)接口進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)動控制的可行性。
“相比以往在患者大腦皮層表面‘蓋’上一塊電極片,屬于開顱但不插入皮層的半植入式操作,我們這次把微電極陣列直接插入大腦運(yùn)動皮層里面,可以檢測單個神經(jīng)元細(xì)胞放電情況,獲取的信號更直接、穩(wěn)定和豐富。”浙大求是高等研究院教授王躍明說。
圖片來源:浙大二院
據(jù)介紹,大腦皮層神經(jīng)元共分為6層,該實(shí)驗(yàn)需要將電極植入到第5層位置,植入位置太淺達(dá)不到效果,太深則會損傷其他神經(jīng)。研究人員采用步進(jìn)為0.1毫米的手術(shù)機(jī)器人,準(zhǔn)確地將2個微電極陣列送入既定位置,誤差控制在0.5毫米以內(nèi)。
圖片來源:浙大二院
“在4毫米×4毫米大小的微電極陣列上有100個電極針腳,每一個針腳都可能檢測到1個甚至多個神經(jīng)元細(xì)胞放電。電極的另一端連接著計(jì)算機(jī),可以實(shí)時記錄大腦發(fā)出的神經(jīng)信號?!蓖踯S明解釋道,大腦中上千億個神經(jīng)元通過發(fā)出微小的電脈沖相互交流,從而對人體行為發(fā)號施令,實(shí)現(xiàn)意念控制需要對電極檢測范圍內(nèi)的人腦神經(jīng)電信號進(jìn)行實(shí)時采集和解碼,將不同的電信號特征與機(jī)械手臂的動作匹配對應(yīng)。
張建民教授團(tuán)隊(duì)為張先生手術(shù)。圖片來源:浙大二院
術(shù)后復(fù)查確認(rèn)電極植入位置無誤。圖片來源:浙大二院
由于腦機(jī)接口技術(shù)同時依賴患者腦電信號特征及機(jī)器算法設(shè)計(jì),目前尚無統(tǒng)一的信號采集、解碼等分析手段,且老年患者的腦電信號質(zhì)量與穩(wěn)定性都要差些,研究團(tuán)隊(duì)為此設(shè)計(jì)了個性化的非線性解碼器,并通過四個多月的反饋式學(xué)習(xí),使該患者能操控機(jī)械手臂進(jìn)行飲水、進(jìn)食、握手等動作。
患者通過意念操作機(jī)械手臂與研究人員握手。盧紹慶 攝
“高位截癱、肌萎縮側(cè)索硬化、閉鎖綜合征等重度運(yùn)動功能障礙患者有望應(yīng)用植入式腦機(jī)接口技術(shù)并借助外部設(shè)備重建肢體運(yùn)動、語言等功能。” 浙大醫(yī)學(xué)院附二醫(yī)院神經(jīng)外科主任張建民說,隨著腦科學(xué)的不斷發(fā)展,這一領(lǐng)域的臨床應(yīng)用將從現(xiàn)有的以運(yùn)動為主的功能重建逐漸推廣到語言、感覺、認(rèn)知等更多更復(fù)雜的功能重建上。
(洪恒飛 吳雅蘭 科技日報記者 江耘 )
- 原標(biāo)題:國內(nèi)首例!72歲高位截癱患者用意念喝可樂
- 責(zé)任編輯: 連政 
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