你敢信,瘫痪在床四年的患者经过一场1.4小时不到的微创手术后,竟奇迹般的再次迎来了“新生”!
这不是什么科幻电影,也不是什么奇幻小说,就是现实中发生的真实故事。一周前,上海复旦大学附属华山医院迎来了第一例脑机接口植入手术,手术完成后,因车祸在瘫痪在床4年的患者可以下床坐轮椅。
脑机接口植入手术究竟是什么?为何能让瘫痪的人再次获得“新生”呢?
未来这个手术有没有可能帮助更多的瘫痪患者重回正常生活,给家人带来希望呢?
车祸瘫痪在床4年,手术实现下床上海的脑机接入手术是我国的第三例,他今年38岁。4年前因为一次车祸,导致严重颈椎错位,导致肢体障碍,高位瘫痪。
除了眼睛、嘴巴之外,脖子以下的所有部分都不受控制,手无法实现抓握,脚也不能站立,每天只能躺在床上,可以说痛不欲生。
2024年11月,这位患者在上海医院接受手术治疗。医生将患者的颅骨磨薄,嵌入硬币大小脑机接口,打开颅窗,放两片电极放入硬脑膜外,将颅窗再盖上。
耗时1小时40分,微创手术完成,仅过了3天时间他就能够自己下床坐轮椅了,11月15日就能出院。
对于一个瘫痪在床4年的患者而言,能够更多依靠自己生活,减少需要其他人的帮助,是莫大的幸福,也是“新生”。
这是我国首次使用躯体感觉诱发电位加在线高频信号分析技术完成电极精准定位的手术,手术时无须唤醒患者,能够快速、精准定位脑运动区以及手部感觉区,大大减少手术时间跟风险。
产品总监称,这一次使用的是半侵入式设计,体积很小,植入的位置在骨头跟脑膜中间,手术后将头皮重新覆盖,等到头发长出来,就完全看不到设备。
传统的手术,不仅切口创伤大,还可能会损伤脑组织。如今,微创形只有一个3厘米左右切口,能够有效止血,创口小更容易恢复,有颅骨隔着,设备也不会碰到大脑。
手术完成之后,还需要配合一套设备使用。外部的设备具备磁吸功能,可以吸附在对应的位置,“隔空”充电。
内部的芯片可以通过这种方式供电,也可以将信号传递出去,并且具备实时算法更新能力。
再配合气动手套进行使用,能够通过“意念”来控制手套,完成抓握等动作。植入后,还需要配合气动手套进行康复训练,来达到更好适配度。
当然,教会患者如何操控也十分重要,手术之后患者还需要进行康复训练,以便于更快让手更灵活,恢复到正常水平。
据相关负责人表示,这一技术将会在上海实行产业化,为更多患者带来福音,力争能够在2027年率先实现产品临床应用。
“脑机结合”治病,科幻走进现实可能很多人好奇,这么神奇的治疗方式究竟是如何研制而出的呢?
世界上有千百万种病,有些疾病能够自愈无伤大雅,有些疾病却能将人折磨的痛不欲生,还有一些人因为意外事故,导致截肢、瘫痪......让他们不能像正常人一样生活,被痛苦、不便、绝望等所包裹。
医学,自创生以来就致力于解决人、动物的疾病,当人们生病时,第一个想到的便是医院,通过医学手段能够带走病痛、带来健康。
但医学也不是万能的,依旧有很多领域人类未能企及,也无法使用医疗手段完成治愈。譬如,我们至今都未能找到治愈癌症的方式,也不能让截肢的人再长出新肢体等等。
医学家们设想,人的肢体动作等一系列活动都是通过大脑指挥的,肢体不会受控时,肯定是中间的“信息传输”发生了“断层”。
若是能够找到症结所在,或许将会彻底攻破这一难题。于是,科学家们提出了“脑机”结合的大胆想法。
试想一下,一个人失去了双臂,亦或者失去了双腿,他的生活将有多不便利。如果不能够长出新的四肢,或许,安装机械手臂、双腿,将机器跟脑电波相连,能够使用“意念”控制,就像长在自己身体上的四肢一样灵活,也是一种解决方法。
若是四肢健全,但是不受大脑控制,能够让大脑信号通过机械来控制手脚活动,岂不是跟常人无异,将为他们带来“新生”!
脑机接口,未来或让高位截瘫患者跟常人无异这一技术被称之为脑机接口(NEO),简单来说,就是使用“科技”将人大脑跟外部设备直接连接,来实现脑信号交换,直接绕过外周神经和肌肉,建立一个全新的控制通道,直接将大脑信号转电信号,来实现信息传输、控制。
不过,想要将脑信号捕捉反馈给机器,在进行复杂的信号处理,及时做出对应反应,这一过程并不容易,毕竟隔着头皮跟厚厚的颅骨以及脑膜很难捕捉信号。
最开始,科学家们试图使用外部“工具”,来获得大脑的信息,这一种是最简单的,不需要任何手术,只需要在人的大脑上带上一个电极“头套”,贴着头皮来分析大脑的信息,进行解读。
专家将这一方式叫做“非侵入”设备,虽然安全性高,对人体没什么伤害,但是隔着毛发、头皮、骨头等抓取信息实在太难,信号质量也很差。
因为硬脑膜在颅骨下方,这就像是包裹鸡蛋液的那一层膜,想要突破这一层膜的阻碍获得脑信息是技术难点。
通俗来说,只有将电极植入大脑,才能够更准确获得信息。可大脑没有了头骨的保护十分脆弱,就像是“豆腐脑”稍微用力可能就碎了。
大脑每一块都非常重要,每一个区域分工合作控制不同区域。一旦大脑受损,那将是不可逆的,对人体伤害极大。
近些年来,我国不断推进前沿医学科技创新,推进脑机接口技术,经过多年的研究,终于找到了突破点。
专家采取半侵入式“里应外合”,将大约3厘米长、一指宽的电极片植入大脑中央沟两端运动区跟感觉区。
通过电极来获取脑信号,信号由于体外机进行解码,来分析电信号的意思。手术中,医生不停地用力紧握患者双手,虽然患者不能动,但是电脑会感受到并发出信号。
通过捕捉大脑的信号,就能够快速又精准地找到控制手部的大脑区域位置,这个过程只需短短3分钟时间,误差不超过1毫米。
2024年2月,我国由神经外科教授贾旺带领的团队,联合清华洪波教授团队,利用这一技术,首次帮助一位高位截瘫患者用意念实现控制光标移动。
3月,清华科研团队公布的案例当中,一位四肢瘫痪了14年的患者,第一次实现了“用手喝水”。同年8月,全球第一例介入式脑机接口传感器血管内取出在北京实验成功。上海第三例患者手术成功,宣告着这项技术走进临床已经不远了!
目前,我国的三位受试者都是车祸导致高位瘫痪。手术后患者的良好恢复也让技术人员跟医务人员信心大增。
虽然现如今三位患者只是实现了用意念来使用气动手臂进行活动,但也可以让患者生活更便利,至少能够完成自己吃饭、喝水等基础动作,训练的时间长,就跟自己的手没什么两样,同样可以很灵活。
据研究团队透露,他们正在研发更高密度、高通量电极,以便于覆盖更广泛脑电波区域。在未来,还将研发目标向脊椎下部移动,能够让患者用自己的“意念”站起来,甚至行走坐卧自如跟常人无异!
马斯克侵入式VS中国半侵入式,谁更强?这一项技术虽然不是中国最先研究的,但我们在技术上的突破跟应用可以说走在了全球领先位置。
近期,我国宣布获得脑机接口突破时,马斯克在同一时间也宣称突破了侵入式技术,使用硬币大小的设备。
设备上面带有64跟导线,每根导线前端带有16个采集信号电极,合计下来每个芯片带有1024个电极,新版本最多可以插入3072个电极。
如果想要侵入患者大脑,需要插进大脑皮层,不能破坏任何毛细血管,依靠人手术根本不可能实现,马斯克为此专门研发一款手术机器人R1来进行精密手术。
不过,这一方案听起来较为理想,但是想要应用时非常难得,毕竟手术过程不确定的因素太多,机器很难根据不同情况做出不同应对措施,这对于手术中患者而言太过危险。
直接将设备侵入大脑,优点是能够获得更精准的信号,但人的大脑或许会出现免疫、排斥等反应,后续会引发严重后果。
在国外还在争论这一方式可能不符合伦理时,我们的研究团队已经将技术融入了医学,并成功让患者获得了“新生”,我国主要的研究目标是克服残疾,并非对普通人进行“改造”。
目前,我国使用的技术是半侵入式,通过微创手术将设备放在头骨内部,没有突破脑膜进入大脑。跟马斯克的设备对比,不带电池、非常轻薄,通过贴着头皮的设备来给植入的设备供电,并接受信号,安全系数更高。
虽然获得的信号没有侵入式强,但获得的信号以及分辨强度都不错,再加上技术已经精准到1毫米,使用完全不存在任何问题。
这种方式手术难度较低,只需要做一个微创手术,一个多小时就能完成,恢复速度快,也不用担心会产生过激的免疫排斥反应,对于患者而言更加友好。
科技日新月异,能够将技术跟医学相融合,用来造福人类才是科技发展中最有意义,也是做伟大的事。
大家认为若是将这一项技术应用于临床之中,我国的半侵入式方案好,还是马斯克的侵入式更好呢?欢迎留言评论,发表自己的看法与见解。
参考资料:
上海首例!瘫痪患者术后已能下床,国产脑机接口产品植入成功 解放日报 2024-11-13