浙大脑机接口临床突破:国内首位高位截瘫患者使用意念控制机械臂

浙大二院张建民团队通过对一位高位截瘫志愿者脑内植入Utah阵列电极,从而意念控制机械手臂的三维运动完成进食、饮水和握手等一系列上肢重要功能运动。该研究的成功标志着我国脑机接口技术在临床转化应用研究中已跻身国际先进行列。

脑机接口临床突破:国内首位高位截瘫患者使用意念控制机械臂

接受此次脑机接口临床转化研究的志愿者张先生,是一位72岁高龄的退休教师、某中学校长。本应在退休后安享晚年的他,却在两年前因一场意外车祸,导致颈髓重度损伤,成了一名高位截瘫患者。

然而,他大脑功能尚健全,意识清楚。8月底,张先生在精准定位下顺利完成了国内首例开颅,进行了将Utah阵列电极植入到控制右侧上肢运动的运动神经皮层的手术。

大脑运动皮层神经元共分为6层,实验需要将电极植入到第5层的位置。传统人工植入手术,精确程度没法达到最佳状态。研究团队利用步进为0.1毫米的手术机器人,地将两个微电极阵列送入既定位置,误差仅在0.5毫米以内。这也是全球首例成功利用手术机器人辅助方式完成的电极植入手术。

经历了4个月的训练,张先生实现了用意念控制机械臂完成握手,饮水,进食等动作。还能够控制电脑鼠标玩麻将游戏。

目前,在国际上已被报道的植入式脑机接口患者,均为中青年人。他们在体力、注意力、情绪配合等方面,也相对更稳健,而老年人则相对较弱。

张先生也因此成为目前全球范围内,成功利用植入式脑机接口技术,实现肢体运动功能重建的最高龄患者。

脑机接口临床突破:国内首位高位截瘫患者使用意念控制机械臂

1月16日上午,浙江大学召开脑机接口重大科研成果新闻发布会,发布了相关成果。中国科学院院士、浙江大学医药学部主任段树民,浙大二院神经外科主任张建民,浙江大学求是高等研究院教授王跃明,浙江大学求是高等研究院教授郑筱祥及浙大二院、浙江大学脑机接口团队出席了发布会。

脑机接口临床突破:国内首位高位截瘫患者使用意念控制机械臂

该研究受到国家重点研发计划“基于脑机接口的脑血管病主动康复技术研究及应用(2017YFC1308500)“、国家重点研发计划“脑机融合的脑信息认知关键技术研究(2018YFA0701400)”、国家自然科学基金重大科研仪器研制“脑神经网络复杂系统的实时解析与调控仪器研制(31627802)”、浙江省之江实验室项目“面向运动脑机接口的脑信息解析与互适应关键技术研究”项目资助。

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