您现在的位置是:首页 >人工智能 2019-08-22 17:23:40

脑机接口通过解码大脑神经活动信号获取思维信息

随着科技的发展,各个国家纷纷开展“脑计划”研究。脑机接口(BCI)技术是“脑计划”的重要内容之一。脑机接口通过解码大脑神经活动信号获取思维信息,实现人脑与外界直接交流。

由于可将大脑的运动意识转换为瘫痪肢体的移动控制指令,脑机接口在中风康复领域体现出了巨大的应用前景,吸引了国内外许多公司入局。上海念通智能科技有限公司(以下简称念通智能)就是其中一家。

念通智能孵化于上海交通大学生机电实验室,致力于肢体康复器械的研发、生产和销售,以期为脑卒中患者、截肢患者等肢体功能障碍用户提供康复产品及技术方案。2019年6月,公司研发的eCon-Hand脑控外骨骼康复系统进入临床测试阶段,同时,该产品的CFDA注册证申报工作也在进行之中,有望走进各级医院和千家万户。

2017年,卫计委的数据显示,我国脑卒中患者总量已经达到1300万,是全球脑卒中患者数量最多的国家。

念通智能的CTO(首席技术官)束小康表示:“从市场需求来讲,针对脑卒中患者的康复市场潜力是巨大的。”中国保监会公布的25种重大疾病治疗费用中明确给出,脑卒中后遗症的治疗费用为10-40万元。因此,保守估计脑卒中康复的市场体量将达到数千亿人民币。

传统的康复治疗方式是依靠康复治疗师,进行被动治疗。被动治疗费时费力,并且治疗效果有限。并且,我国的康复医疗资源十分有限,平均每20万人享有1名康复治疗师,而在美国等发达国家,平均每10万人享有5名康复治疗师。束小康提到:“传统的被动康复治疗周期漫长,见效慢,许多患者由于看不到康复的希望选择了中途放弃。”

发表在《Nature Communication》上的一项研究表示,瑞士洛桑理工学院神经义肢中心和生物工程研究所的研究人员发现,脑机接口主动康复技术相较于传统治疗手段能够显著地、高效地、持续地恢复慢性期中风患者的运动功能,并且干预效果可以维持12个月以上。

脑机接口技术的出现为国内稀缺的康复医疗资源和中风患者带来了一丝曙光。束小康表示:“近十年来,美国、德国、瑞士和新加坡的脑机接口研发团队相继报道了脑机接口在中风康复领域的应用效果,大量数据证明脑机接口可加快中风患者的运动功能康复。”

正是在这样一个背景下,念通智能基于脑机接口技术,研发了eCon-Hand脑控外骨骼设备。

主动康复设备:促进患者神经功能重塑

脑机接口系统分为几大功能模块,分别是信号采集模块、信号分析处理模块和运动执行模块。作为一款脑机接口主动康复设备,eCon-Hand由脑电帽和外骨骼康复手两个核心部件组成。

脑电帽是专门针对中风患者的运动功能而设计,采集的脑电波信号主要来自患者的运动体感区,用于驱动上肢运动。并且,这款设备配置了无线数据传输模块和脑电数据存储模块,不仅可以长时间记录和存储用户的脑电波动态变化过程,也可以实现脑电信号的实时分析和解码,为脑机接口的应用开发提供便捷。

外骨骼康复手主要用于辅助中风患者进行手功能康复训练。这款设备采用穿戴式设计理念,设备外形符合人体工程学特征,能够完美贴合不同尺寸的手掌。此外,考虑到中风患者的上肢肌力较弱,念通智能设计的外骨骼康复手整体重量仅为310g,大大降低了患者在康复训练过程中的任务负担。

通过脑电帽采集患者的脑电波,并解析患者的运动意图,借助外骨骼康复手辅助患者进行手部抓握训练,整个训练过程完全由患者的自主意识控制。

束小康说:“我们在前期的调研过程中发现,依靠康复治疗师进行被动治疗,患者的参与度非常低。治疗时患者往往在聊天、看手机、睡觉,这种方式通常达不到理想的治疗效果。”eCon-Hand采用的是主动康复治疗模式,有利于促进患者大脑的神经功能重塑,获得更好的康复效果。

“在同等条件下,eCon-Hand会比进口的设备便宜大约50%。”束小康提到。初期,eCon-Hand会应用在各大医院的康复科或是康复医院,患者在治疗师的辅助下进行康复训练。随着相关技术和产品的完善,患者可通过租赁等方式将产品带回家中,自行训练。

eCon-Hand的主要目标人群是中风引起的手功能障碍患者。束小康表示:“基于脑机接口的主动康复技术是一种全新的康复治疗模式,目前,念通智能正在针对上肢大关节和下肢运动功能的恢复,研发一系列主动康复设备。”

念通智能:打造主动康复器械品牌

2016年12月, 念通智能成立,并完成了天使轮融资。目前,公司产品正在进行二类医疗器械证注册工作。

束小康表示:“脑机接口在康复领域的应用前景非常广泛。凡是因中枢神经受损导致的肢体障碍,如脑瘫、脊髓损伤、脑外伤等患者,都可以应用脑机接口技术进行神经功能重塑,以恢复运动功能。”

接下来,念通智能将着眼于推广主动康复概念,让更多患者了解主动康复治疗模式的优势,并利用脑机接口技术,扩充产品线,打造主动康复器械品牌。

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