脑机接口技术突破瓶颈，多路径创新推动产业发展

一张仅4厘米见方、厚度仅为6微米的柔性薄膜附着于大脑功能区域表面的硬脑膜外，即可精准捕捉大脑神经信号。4月26日，科技日报记者在北京脑科学与类脑研究所（简称"北脑所"）参观时了解到，凭借微纳技术支撑，正处于临床试验阶段的柔性薄膜电极脑机接口产品相较于传统硅胶电极款，实现了更加轻薄舒适的佩戴体验，几乎达到无感状态。

在首都医科大学三博脑科医院，借助脑机接口技术的信号解码能力，以往需持续进行的神经调控治疗增加了实时监控甚至提前预警功能，实现了常态下平稳运行、异常时立即干预的双模式运作。

更微小的创伤、更低的能源消耗、更高的精准度、更广泛的应用领域……随着全球首款侵入式脑机接口医疗设备在我国正式获批上市，脑机接口技术向产业化方向迈进的步伐显著加快。技术创新持续突破，脑机接口面临的各种技术难题和应用障碍正被逐步解决，推动产业不断走向成熟，培育新的经济增长点。

革新工艺设计，提升兼容性与舒适度

"国外一项临床试验中的受试者在植入脑机接口产品6个月后，选择将其取出不再使用，据称原因是产品体积过大，导致头皮产生强烈不适感。"北脑所仪器仪表中心主任张垒向科技日报记者表示，临床应用场景对产品的要求与实验室验证存在差异，在产品设计阶段，必须充分考虑使用者的实际体验，产品越轻巧、越小巧、越无感越好。

脑机接口的典型信号传导路径是通过电极将脑电信号传送至固定于颅骨的信号采集装置，经由无线传输进入手机大小的体外主机，再汇集到算力平台进行解码处理，最终将解析出的指令发送至设备终端，实现对人体肢位的精确控制。

信号主机需固定于颅骨，前述国外产品厚度达12毫米，超出颅骨凹槽的标准高度，患者因无法承受的强烈不适感被迫终止试验。

"我们研发的'北脑一号'主机厚度仅为6毫米，体积是国外同类产品的四分之一，可轻松置入颅骨内部。"张垒介绍，设备的小型化与轻薄化设计需要强大的底层研发实力作为支撑。

无线通信和无线供电技术是主机实现产品化的关键突破。"我们将前沿无线技术应用于'北脑一号'的通信系统，确保信号传输的稳定性。"张磊说，同时，团队通过自主攻关，成功解决了无线供电长期存在的"掉线"问题和距离限制严格的难题。

"我们对供电模块进行了智能化设计，能自动感应并快速响应供电环境的变化，动态调整供电策略，确保主机在各种条件下都能稳定运行。"张垒表示，"当前业界无线供电平均有效距离为8毫米，而我们的设备可在十几毫米范围内实现无线供电，并且能够兼容不同人群的头皮厚度，不会因个别患者头皮较厚而导致功能失效。"

增强安全性能，实现大脑与设备和谐互动

"在大脑内植入电极，无论是初期的几十个通道还是后来发展到上千个通道，数月后可能有一半电极功能丧失。"首都医科大学三博脑科医院副院长栾国明指出，侵入式电极植入脑组织后，会触发人体免疫排斥反应，同时电极工作时产生的热量也会对大脑组织产生影响，这些都是临床上极为关注的安全隐患。

减少植入电极对大脑的不良影响是产业亟待突破的瓶颈之一。"目前行业内已提出多种解决方案。"栾国明介绍，例如针对发热问题，可通过毫米波无线供能、光遗传学调控等方法降低脑部能量消耗。前者采用毫米波模式直接与植入设备进行能量和信息交换，将产热环节转移至脑外；后者将光遗传学生物器件植入脑内，在进行脑信号解读时只产生少量热量。

在福建三博福能脑科医院，研究人员开展了全球首例介入式脑机接口临床试验，通过微创手术将支架电极植入患者大脑运动皮层周围的血管内采集脑电信号，同时将无线传输与供电设备埋入患者皮下，从而实现脑电信号的采集与无线通信传输，确保了手术的安全性和有效性。

栾国明解释，通过血管支架方式固定信号采集"端"，在其他疾病治疗中已有成熟应用，这种技术路径能够显著降低脑部植入物带来的安全风险。

整合各方力量，加速产业实际应用

"我们是'跨尺度脑机接口数据研究与转化'北京市重点实验室的共建单位之一。"栾国明表示，推动脑机接口技术转化为新型医疗器械，临床机构必须主动承担责任，承担从实验室研发到临床应用的科研任务，以临床实践经验促进产品的优化、迭代和完善。

凭借丰富的临床资源与神经疾病诊疗专长，三博脑科医院建立了脑机接口转化临床试验相关平台，通过提供临床试验条件、专业服务和资金支持等方式，促进科研、临床与产业深度融合。

北脑所及其孵化企业北京芯智达神经技术有限公司同时推进"北脑一号"和"北脑二号"两条不同技术路线的产品研发与转化工作。

"北脑一号"已在研究者发起的临床研究中完成7例患者植入手术，器械在人体内累计工作时长超过4.5万小时，初步验证了产品的安全性和有效性。

"'北脑一号'目前已进入临床验证阶段，全国有十几家医疗机构参与，已启动患者招募工作。"北京芯智达神经技术有限公司轮值CEO李园告诉记者，截至目前，已有4名因脊髓损伤导致运动功能障碍的患者完成了植入手术，术后恢复情况良好，预计今年将完成约40例患者的临床试验，尽快提交上市申请。

"'北脑二号'正在进行大型动物实验测试，计划今年启动临床研究。"李园表示，"北脑二号"采用柔性微丝电极植入技术读取脑电信号，可实现针对单个神经元的精准"一对一"信号采集，能够同时读取、处理和传输512通道的数据。

临床试验是走向临床应用、实现产业化的必经之路。"近两年来，越来越多力量加入脑机接口产业化研发阵营，现在了解脑机接口的医生越来越多，参与临床试验的积极性也非常高。"李园强调，这有助于汇聚各方力量推动这一未来产业扎实落地。（记者 张佳星）