作者 | 金旺
來(lái)源 | 科技行者
6月2日,腦機(jī)接口公司Neuralink官宣,公司的腦植入設(shè)備已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段,并在最新一輪融資中籌集了6.5億美元。
Neuralink是由馬斯克在2016年成立的腦機(jī)接口公司,并已經(jīng)在美國(guó)、加拿大、中東等地啟動(dòng)了腦機(jī)接口設(shè)備的臨床試驗(yàn)。
據(jù)官方公布消息顯示,目前已有五名重度癱瘓患者接受了腦機(jī)接口設(shè)備植入手術(shù),通過(guò)在腦部植入芯片來(lái)傳輸神經(jīng)信號(hào)。
馬斯克的團(tuán)隊(duì)在腦機(jī)接口領(lǐng)域的研究,依然處于臨床試驗(yàn)階段,距離拿到美國(guó)FDA注冊(cè)證、在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛使用,還有很長(zhǎng)的路要走。
不過(guò),腦機(jī)接口的研究不只停留在Neuralink,如今已經(jīng)成為了一個(gè)全球性話(huà)題,我們近日就拜訪(fǎng)了一家位于浙江杭州的中國(guó)腦機(jī)接口研究團(tuán)隊(duì),佳量醫(yī)療。
據(jù)佳量醫(yī)療創(chuàng)始人兼CEO曹鵬告訴我們,“目前,佳量醫(yī)療腦機(jī)接口設(shè)備Epilcure已經(jīng)完成了100例臨床試驗(yàn),即將向國(guó)家藥監(jiān)局遞交認(rèn)證注冊(cè)申請(qǐng),預(yù)計(jì)會(huì)在明年拿到醫(yī)療認(rèn)證。”
這意味著佳量醫(yī)療即將擁有一款拿到醫(yī)療器械認(rèn)證的腦機(jī)接口設(shè)備,這款設(shè)備也將成為腦機(jī)接口從科研走向商用的一個(gè)拐點(diǎn)。
01 讓截癱患者重新站起來(lái)
2024年10月,60歲的金先生在一次屋頂作業(yè)中意外墜落,導(dǎo)致胸椎爆裂性骨折,在后續(xù)送醫(yī)治療中,金先生被診斷為完全性脊髓損傷,這意味著金先生完全失去了行走能力,在接下來(lái)的日子里或?qū)⒅荒芙柚喴瓮獬觥?/p>
彼時(shí)浙江大學(xué)與佳量醫(yī)療正在聯(lián)合進(jìn)行著一個(gè)閉環(huán)神經(jīng)接口的醫(yī)療研究項(xiàng)目,這個(gè)醫(yī)療研究項(xiàng)目的目標(biāo)正是通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù),借助一套名為閉環(huán)脊髓神經(jīng)接口系統(tǒng),讓失去下肢運(yùn)動(dòng)功能的患者重新行走起來(lái)。
金先生的女兒在了解到這一項(xiàng)目后,將希望寄托在了這項(xiàng)前沿技術(shù)上,并為父親報(bào)名參加了臨床試驗(yàn)。
一年后,在佳量醫(yī)療、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院、南湖腦機(jī)接口研究院、腦機(jī)智能全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院多方共同參與下,國(guó)內(nèi)首例閉環(huán)脊髓神經(jīng)接口植入手術(shù)在杭州完成,作為此次臨床試驗(yàn)的受益者,金先生重新站了起來(lái)。
我們?cè)谇安痪玫皆L(fǎng)了佳量醫(yī)療位于杭州的辦公室,佳量醫(yī)療創(chuàng)始人兼CEO曹鵬告訴我們:
“在前期治療過(guò)程中,這位患者是先進(jìn)行了康復(fù)訓(xùn)練,康復(fù)訓(xùn)練后,患者躺在床上腿部可以輕輕抬起一些,但是無(wú)法行動(dòng)。
隨后,患者在完成‘閉環(huán)脊髓神經(jīng)接口’植入手術(shù)后,通過(guò)神經(jīng)解碼和電刺激,這位患者最終能夠?qū)崿F(xiàn)自主站立和行走。”
那么,腦機(jī)接口技術(shù)是如何在這位患者身上產(chǎn)生效果的?
對(duì)此,曹鵬向我們解釋稱(chēng),腦機(jī)接口技術(shù)在整個(gè)治療過(guò)程中分為三步:
第一步,信號(hào)采集,通過(guò)感知設(shè)備采集肌電反饋信號(hào);
第二步,信號(hào)解碼和分析,將采集到的這些信號(hào)進(jìn)行解碼,從而了解患者抬腿、行走等運(yùn)動(dòng)意圖;
第三步,信號(hào)傳輸,將原本因脊髓損傷導(dǎo)致無(wú)法傳遞到腿部相應(yīng)組織的神經(jīng)信號(hào)傳遞下去,從而讓腿部神經(jīng)、肌肉、骨骼能夠配合行動(dòng),完成運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。
曹鵬告訴我們,“這三步其實(shí)也是腦機(jī)接口技術(shù)在其他疾病治療過(guò)程中完全通用的基本工作原理,這其中的難點(diǎn)在于,目前大家對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)的探索和了解還不夠深入,例如哪個(gè)神經(jīng)控制哪個(gè)動(dòng)作,以及精準(zhǔn)動(dòng)作控制需要怎樣的信號(hào)閾值,都需要進(jìn)行深入研究。”
實(shí)際上,如今的佳量醫(yī)療已經(jīng)在通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)來(lái)攻克癲癇、帕金森、漸凍癥等疑難疾病的治療,尤其是佳量醫(yī)療研究多年的植入式閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)Epilcure已經(jīng)完成了100例臨床試驗(yàn),正在成為治療癲癇的一種新型設(shè)備。
02 規(guī)?;逃玫淖詈笠徊?/strong>
據(jù)世界衛(wèi)生組織2024年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,全球約有5000萬(wàn)癲癇患者,癲癇已經(jīng)成為全球最常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一。
這其中,有70%患者可以通過(guò)吃藥實(shí)現(xiàn)控制,剩下30%通過(guò)吃藥難以控制,也就是藥物難治性癲癇患者,這類(lèi)患者就通常需要通過(guò)外科手術(shù)進(jìn)行治療,然而如果病灶體生長(zhǎng)在大腦功能區(qū),通過(guò)普通外科切除手術(shù)治療就會(huì)有很大的風(fēng)險(xiǎn)。
正是由于這類(lèi)疾病擁有相當(dāng)高的普遍性、復(fù)雜性,讓癲癇成了全球腦科學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域,也成為大多數(shù)腦機(jī)接口技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域最先研究的一個(gè)疾病案例。
這樣一款完全植入人腦的醫(yī)療級(jí)產(chǎn)品的研發(fā)并非易事,曹鵬將這項(xiàng)工作的難點(diǎn)總結(jié)為三個(gè)方面:
第一,微小信號(hào)處理,腦神經(jīng)的微小信號(hào)采集、抗干擾的處理,并將這個(gè)微小信號(hào)清晰讀取出來(lái);
第二,軟件算法研發(fā),植入大腦的芯片難以承載癲癇發(fā)作檢測(cè)算法,相對(duì)復(fù)雜的運(yùn)算或算法更新,依然需要與外部設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信和實(shí)時(shí)交互來(lái)解決;
第三,硬件芯片研發(fā),植入大腦的芯片相當(dāng)于微型電腦,需要完成腦神經(jīng)信號(hào)的感知、計(jì)算、控制、輸出全流程,而植入大腦的芯片對(duì)功耗、散熱要求極為苛刻,這對(duì)芯片研發(fā)提出了很高的要求。
為了攻克這些技術(shù)難題,佳量醫(yī)療與首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院聯(lián)合對(duì)Epilcure進(jìn)行了項(xiàng)目攻關(guān),并在2021年3月應(yīng)用到了亞洲首例臨床植入手術(shù)中。
據(jù)悉,作為一款完全植入式腦機(jī)接口產(chǎn)品,在使用過(guò)程中,Epilcure的計(jì)算單元會(huì)被植入到患者大腦中,用于持續(xù)監(jiān)測(cè)患者大腦內(nèi)可能引發(fā)癲癇發(fā)作的異常腦信號(hào),一旦檢測(cè)到異常信號(hào),就會(huì)進(jìn)行阻斷和干預(yù)。
據(jù)曹鵬透露,“時(shí)至今日,Epilcure已經(jīng)完成了100例臨床植入手術(shù),在植入該設(shè)備后,只要有異常腦信號(hào)出現(xiàn),就能檢測(cè)到。”
此外,曹鵬也指出,“這款產(chǎn)品已經(jīng)完成了臨床試驗(yàn)患者入組,計(jì)劃今年向國(guó)家藥監(jiān)局遞交認(rèn)證注冊(cè)申請(qǐng),預(yù)計(jì)會(huì)在明年拿到醫(yī)療認(rèn)證,成為國(guó)內(nèi)第一款可商業(yè)化應(yīng)用的腦機(jī)接口產(chǎn)品。”
不過(guò),Epilcure只是佳量醫(yī)療邁向商業(yè)化的第一步,佳量醫(yī)療在腦機(jī)接口領(lǐng)域有著更大的野心。
03 腦機(jī)接口的拐點(diǎn)
在與曹鵬的對(duì)話(huà)過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn),腦機(jī)接口技術(shù)與人工智能技術(shù)的發(fā)展有著諸多相似之處,例如,數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。
大數(shù)據(jù)、大算力帶來(lái)了當(dāng)下不斷迭代的大模型,腦機(jī)接口技術(shù)研究同樣需要以大量樣本數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。
據(jù)曹鵬透露,“佳量醫(yī)療目前已經(jīng)在癲癇領(lǐng)域積累了幾十萬(wàn)條標(biāo)記數(shù)據(jù),未來(lái)這些數(shù)據(jù)通過(guò)AI模型進(jìn)行分析后,形成一個(gè)AI模型,基于AI芯片植入到大腦中。”
這是佳量醫(yī)療的技術(shù)優(yōu)勢(shì),也是他們下一代產(chǎn)品的研發(fā)思路。
不過(guò),對(duì)于現(xiàn)在的佳量醫(yī)療而言,真正的優(yōu)勢(shì)是他們構(gòu)建了一個(gè)通用閉環(huán)神經(jīng)接口技術(shù)平臺(tái)。
由于各類(lèi)基于腦系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)治療的基本原理相同,都需要通過(guò)經(jīng)過(guò)信號(hào)采集、解碼分析、控制與反饋這一流程,佳量醫(yī)療為此構(gòu)建了一個(gè)通用閉環(huán)神經(jīng)接口技術(shù)平臺(tái)。
據(jù)悉,前文提到的用于治療截癱的閉環(huán)脊髓神經(jīng)接口系統(tǒng)、用于治療癲癇的Epilcure,以及佳量醫(yī)療用于治療帕金森病的iSBS,都是基于這一平臺(tái)研發(fā)。
也是在完成了這一整套面向醫(yī)療領(lǐng)域的腦機(jī)接口研發(fā)體系和產(chǎn)品系統(tǒng)構(gòu)建后,曹鵬告訴我們,“2025年將會(huì)是佳量醫(yī)療的腦機(jī)接口元年。”
曹鵬之所以認(rèn)為2025年是佳量醫(yī)療腦機(jī)接口元年,一方面是因?yàn)榧蚜酷t(yī)療在今年將完成腦機(jī)接口閉環(huán)調(diào)控產(chǎn)品第一個(gè)適應(yīng)癥難治性癲癇的臨床入組,向國(guó)家藥監(jiān)局提交注冊(cè)申請(qǐng);另一方面是因?yàn)榧蚜酷t(yī)療面向未來(lái)也有了將腦機(jī)接口技術(shù)拓展到其他領(lǐng)域應(yīng)用的打算。
關(guān)于這個(gè)“打算”具體所指,曹鵬向我們透露,“最大的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是與具身智能機(jī)器人團(tuán)隊(duì)合作,將腦機(jī)接口技術(shù)應(yīng)用到康養(yǎng)、家用等場(chǎng)景。”
至于這樣的具身智能技術(shù)何時(shí)能夠走入家庭,曹鵬認(rèn)為,“5-10年時(shí)間內(nèi),就會(huì)有這樣的具身智能機(jī)器人進(jìn)入家庭幫你倒水、做飯、洗衣服,這個(gè)時(shí)間點(diǎn)其實(shí)會(huì)很快到來(lái)。”動(dòng)3000萬(wàn)輛汽車(chē)的智能化變局?
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關(guān)注智造、硬件、機(jī)器人。