衷华脑机的高通量植入式脑机接口系统,其“微针”与头发丝粗细相当。(记者张灿摄)
湖北日报全媒记者 刘天纵 刘洁 龙华
武汉地铁2号线,是中国首条穿越长江的地下轨道交通线路,将汉口与光谷紧密相连。如今,这条城市大动脉不仅人流滚滚,还正悄悄升级为一条“脑机隧道”——
每一节车厢,都在把实验室的火花、手术室的脉动、生产线的电流,悄悄输向下一站。
从“中山公园”到“佛祖岭”,地铁托举起一条完整的脑机接口产业链:
有创、无创、半创,三种技术路线同轨并行;
电极、芯片、算法、临床,四站“零换乘”;
患者、医生、工程师、投资人,交换命运与未来。
今天,我们沿着这条2号线,讲述“思想走多远,产业就走多远”的湖北故事。
武汉地铁2号线串起“脑机链”
清晨,地铁2号线“金融港北”站迎来早高峰。出站后,骑行十分钟即可抵达光谷黄龙山南路的一处科技园区,这里汇聚着众多新兴产业力量,武汉衷华脑机融合科技发展有限公司是其中的代表。
走进衷华脑机的研发空间,映入眼帘的是一支充满活力的跨学科团队:半导体、材料科学、人工智能、通信工程、生物医学、机械设计、临床医学等领域的科研人员协同合作,专注探索“人脑—机器—外部世界”的未来连接方式。
衷华脑机全球首款65536个通道双向植入式脑机接口系统。(记者刘天纵摄)
高通量植入式脑机接口系统、柔性硬膜外脑机接口系统、多通道双向脑深部测量调控系统、极微创脑深部精准定位治疗系统、双向无线脑电帽……这些自主研发成果覆盖运动功能重建、神经疾病治疗等多个方向,构成了完整的技术矩阵。
衷华脑机市场负责人郑瀚介绍,公司已打通从生物电极、底层芯片、解码算法、系统平台到实验临床的全链条,率先实现了脑机接口系统的全国产化替代。
从“金融港北”站继续往前坐3站,是武汉地铁2号线终点站“佛祖岭”。出地铁往南走1.2公里,便抵达湖北另一家脑机接口龙头企业——武汉依瑞德医疗设备新技术有限公司。
与衷华脑机“有创”(侵入式、半侵入式)脑机接口相比,武汉依瑞德走的是“无创”(非侵入式)技术路线。2009年,该公司推出了首款自研CCY型经颅磁刺激仪,是中国首个获国家药品监督管理局注册证的经颅磁刺激仪。后又推出成对脉冲磁刺激仪、深部磁刺激仪等产品,其市场占有率连续多年位居全国第一。
患者在医院进行经颅磁刺激治疗。(受访单位供图)
今年,武汉依瑞德自主研发生产的经颅磁刺激仪,获得国家药品监督管理局核发的医疗器械三类产品注册证,用于抑郁症的治疗。这也是国内首张精神领域经颅磁刺激仪的三类医疗器械注册证。
从光谷乘地铁2号线到汉口“中山公园”站下车,华中科技大学同济医学院附属协和医院和同济医院,则为脑机接口产品应用搭建了世界级舞台。
2024年,协和医院完成全国首例完全自主知识产权高通量脑机接口临床手术;今年,湖北省医疗保障局发布全国首个脑机接口医疗服务价格,同济医院开设华中首个脑机接口专病门诊、协和医院开启脑机接口医工融合病房……
与地铁2号线相联的11号线上,还分布着武汉格林泰克科技有限公司、武汉沃亿生物有限公司等脑机接口上游企业,共同构建起“电极器件—设备研发—临床应用”湖北脑机接口完整产业链。
“医工融合”改写脑疾病“不可能”
你以为脑机接口还停留在科幻场景吗?其实,湖北案例已多次在全国刷屏。
2024年11月15日,在武汉协和医院,医生将衷华脑机的脑机接口芯片,成功植入一名脑肿瘤患者体内并完成测试,精准捕捉了患者神经元活动产生的各类电生理信号,完成了湖北首例脑机接口临床手术。
今年5月,武汉协和医院脑机接口医工融合病房启动实体建设。6月16日,该院脑机接口门诊和病房同步开启,可为脊髓损伤、瘫痪、帕金森病、癫痫、意识障碍等神经系统疾病患者提供“评估-干预-康复-随访”全周期的精准诊疗体系。
46岁的下肢瘫痪患者徐亮(化名)便是受益者之一。
徐亮家住湖北麻城,一年前,他不幸遭遇车祸导致大脑严重损伤,导致双下肢截瘫。根据当时状态,医生评估他恢复自主行走的可能性非常小。今年5月,徐亮来到武汉协和医院求医。经医院神经外科主任姜晓兵教授团队全面评估,提出“脑-脊-机-复能”一体化诊疗方案,将“运动想象”变为“行走可能”。
手术后,随着脊髓电刺激,徐亮原本僵硬的双腿可以弯曲,并首次借助辅助设备实现了站立。经过一个多月的“脑控外骨骼”协同训练,他已经能通过大脑意念,驱动外骨骼机器人完成自主行走。7月11日,徐亮顺利出院,并在脑机接口病房进行康复训练。
今年8月1日,58岁的高女士头戴磁吸脑信号采集器,仅凭意念驱动控制戴在右手上的气泵手套,稳稳地完成抓握并移动水杯。她既惊喜又兴奋地感叹:“我的手又回来了,可以自己喝水了,身体和大脑重建连接的感觉真好!”
6月28日,在武汉同济医院神经内科主任医师唐洲平教授的指导下,该院神经外科舒凯、胡峰医生团队为高女士实施手术,为她植入了半侵入式脑机接口,电极置于颅骨下、大脑皮层上方,俗称“开颅不入脑”。
据介绍,高女士的手术属于全国首个植入式脑机接口临床试验项目,该项目由武汉同济医院等全国12家医疗机构共同参与。自6月5日武汉同济医院开设脑机接口咨询评估门诊以来,已接诊和评估包括内蒙古、山东、江苏等全国各地患者100余人,多项无创和有创的脑机接口临床研究正积极开展中。
在武汉大学中南医院,武汉依瑞德自主研发的磁电闭环康复系统,也点亮了“医工融合”的探索成果。
今年5月,张爹爹(化名)突发脑梗,且是双侧脑干梗塞。虽救治及时,脱离了生命危险,但人陷入了昏迷。6月5日,张爹爹被转入武汉大学中南医院神经康复科。通过磁电闭环神经调控治疗约3周后,张爹爹从“听不见话、不会动”逐步恢复到完全清醒。
武汉协和医院神经外科主任姜晓兵认为,湖北多项“医工融合”成功案例,改写了脑疾病的诸多“不可能”,让瘫痪患者重新站立、让失语者重新发声、让生命重拾尊严,进而催动脑机接口在湖北风生水起。
患者在医院进行经颅磁刺激治疗。(受访单位供图)
手握“金钥匙”,偶然中的必然
对脑的研究,被称作自然科学的“终极疆域”,脑机接口则是揭秘脑科学的“金钥匙”。
“人脑是个巨大的金矿,一旦进入,满地皆是宝藏,俯拾即是。”衷华脑机首席科学家、董事长黄立认为,在脑科学领域,任何一个课题突破可能都是震惊世界的研究成果。
黄立投身脑机接口产业,可以说带点偶然——
多年前,他参加一次会议,前排坐着一位退伍老兵。老兵空着袖子,失去了双手,看上去让人很心疼。当时,他的心头涌出一个想法:能不能有一种科技,可以帮助这些肢体残障的人正常生活?
经多年深耕,黄立率领衷华脑机铸成脑科学“金钥匙”——研发了全球领先的65536通道双向侵入式脑机接口系统,最大通道数是美国马斯克Neuralink公司的20倍;今年3月,又与武汉协和医院联合攻关,研发了全球首个微米级脑机接口三维多模态图谱系统,为脑机接口的微米级高精度、高维度影像研究奠定了基础。
偶然中又带着必然——黄立称,西方在脑机接口研究领域起步较早,先进的脑机接口产品不卖给中国,技术更不可能让中国掌握。为此,他与研发团队多年攻关,完成了植入式脑机接口系统全链条自主研发,已申请国内外相关专利200余项。
“从0到100都是原创正向技术,我们每走一步都部署了专利覆盖,别人想抄我们、突破我们,也造个同样性能的脑机接口,是非常难的事了。”黄立说。
从医30年的武汉同济医院神经内科主任医师唐洲平,结缘脑机接口也是一次偶然——受邀参加一次活动中,他看到一只机器手在人的“意念”控制下自如抓握物品,从此便萌生了用脑机接口技术治疗脑疾病患者的新思路。
“脑机接口的临床应用,承载的是生命至上、尊重科学的精神。无人区里,白衣使者不应缺席。”唐洲平说。
2024年,经过上百回挑灯夜战、数万次试验演算、反复在不同人群中进行验证,唐洲平团队研发的“多模态脑机接口帽”被证实能准确采集、识别人脑信号,以脑机接口打通“中断的脑回路”,让瘫痪者“意念成真”。
体验者戴上脑电帽,通过运动想象触发经颅磁刺激治疗。(记者刘洁摄)
姜晓兵认为,2024年以来,湖北脑机接口创新应用频频问世,是前瞻性政策布局的必然。
2024年,《湖北省加快未来产业发展实施方案(2024-2026年)》将脑机接口列为未来健康领域的重点方向,《武汉市促进未来产业创新发展实施方案》出台,将脑机接口产业作为13个未来产业之一进行重点部署。
提供“有求必应、无事不扰”的营商环境,给初创企业真银白银的支持,营造创新创业的浓厚氛围……今年8月9日,在湖北省卫生健康委、湖北省科学技术厅等单位支持下,湖北脑机接口产业创新发展联盟在光谷成立。
该联盟以“产学研医协同创新”为核心理念,构建起覆盖“基础研究-临床转化-产业应用”的全链条生态,加速脑机接口领域创新成果落地。
武汉依瑞德董事长蔡胜安说,在新一轮的脑科学产业和技术布局中,湖北武汉在“无创”和“有创”脑机接口技术上已有基础和条件,在“学、研”上具备优势,顺势而为,“双头”并举,完全有望走在全国和全球前列。