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专家南渡江畔探讨脑机接口和医疗机器人的机遇与挑战

随着脑机接口(Brain-computer interface, BCI)是指利用中枢神经系统产生的信号,在不依赖外周神经或肌肉的条件下,把用户或被试的感知觉、表象、认知和思维等直接转化为动作,在大脑(含人与动物脑)与外部设备之间建立直接的交流和控制通道,其目的主要是为疾病患者、残障人士和健康个体提供可选的与外部世界通信和控制的方式,以改善或进一步提高他们的生活质量。

  10月28日,首届南渡江智慧医疗与康复产业高峰论坛在海口市举办。大会由海口国家高新技术产业开发区管委会和芯原微电子(上海)股份有限公司联合主办,芯原微电子(海南)有限公司、海口市美兰区人民政府、海口国家高新区国际投资咨询有限公司承办。此次会议聚焦脑机接口和医疗机器人、AI辅助影像和健康监测三大议题。YKYesmc

  会议主题为“脑机接口和医疗机器人的挑战与机遇”的圆桌论坛,由芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民主持,术理创新集团创始人、董事长王薇,深圳睿瀚医疗科技有限公司CEO王晶,邦勤资本总经理、创始合伙人刘明宇,中国科学院深圳先进技术研究院中心主任、监审处处长王磊,浙江迈联医疗科技有限公司CEO崔正哲参与,共同围绕脑机接口技术市场化应用、非侵入式脑机接口技术应用场景等议题进行深入探讨。YKYesmc

  圆桌讨论:脑机接口和医疗机器人YKYesmc

  主持人:戴伟民,芯原股份创始人、董事长兼总裁YKYesmc

  讨论嘉宾:YKYesmc

  王薇,术理创新集团创始人、董事长YKYesmc

  王晶,深圳睿瀚医疗科技有限公司CEOYKYesmc

  刘明宇,邦勤资本总经理、创始合伙人YKYesmc

  王磊,中国科学院深圳先进技术研究院中心主任、监审处处长YKYesmc

  崔正哲,浙江迈联医疗科技有限公司CEOYKYesmc

芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民(左一)主持圆桌论坛YKYesmc

  脑机接口技术最先落地实现市场化的应用领域

(现场投票情况)YKYesmc

术理创新集团创始人、董事长王薇YKYesmc

  术理创新集团创始人、董事长王薇认为,现在脑机接口技术在严肃医学、大健康消费、辅助生活、娱乐游这四大领域应用比较突出。YKYesmc

  一是,在严肃医学领域的应用,即医院神经外科、神经内科康复科等,为诸如中枢神经损伤运动障碍,中枢神经损伤脑卒中、脑肿瘤造成的等病患在诊疗中的应用;还有一些神经发育造成—脑功能不健全,比如小孩的自闭症或多动症,以及精神性疾病(抑郁、焦虑);还有一些意识性疾病,如一些因车祸或严重的肿瘤造成深度的昏迷需要唤醒的病人,以及老年痴呆症。YKYesmc

  二是,在大健康消费领域的应用,一些潜在的健康性问题,比如大部分年轻人或老年人所面临的睡眠障碍(无法深度睡眠或易受惊醒),对于这类病治疗,现在的脑机接口技术可通过脑电波的调节,包括睡眠环境改善解决睡眠问题。YKYesmc

  三是,在辅助生活领域的应用,例如对驾驶员进行安全监测或有效安全提醒;在教育方面,对患有多动症注意力不集中的小朋友,进行脑机监控反馈,协助提高其注意力。YKYesmc

  四是,在娱乐游戏中的应用,元宇宙或虚拟世界互动成为热门,而元宇宙高端的境界就是脑机元宇宙,例如在游戏当中增加更多的维度,让参与者感受到游戏的沉浸性、可玩性。YKYesmc

  浙江迈联医疗科技有限公司CEO崔正哲表示,从总体来讲,把康复和脑机接口技术结合主要是基于主动康复原则,临床上讲能主动不被动,主动康复一次好于一百次的被动康复。例如脊椎损伤患者做传统的被动康复,可能患者没有专注于投身于此,而这是脑机接口结合的重要出发点。YKYesmc

浙江迈联医疗科技有限公司CEO崔正哲YKYesmc

  他还指出,非植入式其实是康复一个更好的应用场景。脑机接口技术和传统康复对比,无论是和运动想象刺激,还有机器人相比,其最大的优势在于可以激发运动皮质,以及产生感觉反馈,还有两者之间持续相关,这是康复至关重要的基础。YKYesmc

  通过脑机接口体外建立闭环,想动就能够动的时候控制指令感觉反馈同时作用刺激,对于神经功能的重塑脑网络的重构,在颈损伤当中包括新的神经连接产生一些至关重要的作用,进而可以帮助患者恢复运动功能。YKYesmc

  此外,他强调,脊椎损伤的康复治疗属于世界性难题,尤其是完全脊椎损伤,因为脊椎当中的神经元是于大脑,一旦产生之后运动功能完全丧失,按照传统康复手段几乎没有恢复的可能,而通过脑机接口技术可对完全损伤患者进行康复治疗。YKYesmc

  脑机接口率先实现产业化

(现场投票情况)YKYesmc

  崔正哲表示,迈联脱胎于浙江大学,浙江大学是在脑机接口领域,尤其植入式脑机接口领域研究非常深入,其2006年开始做老鼠实验,2008年做猴子实验,2012年开始尝试人体植入式的脑机接口技术,2020年才实现人体植入式的脑机接口。且中国国内第一例,也是唯一一例接受人体植入式脑机接口,就是在大脑运动区注入一个指甲盖大小的芯片。YKYesmc

  他指出,耗时如此之久,并不是技术层面难以突破,而在于涉及伦理问题的审批。植入式的脑机接口技术究竟会对人产生什么改变,不仅涉及脑机接口这种人体的植入物,还包括传感器,大家对其能取得何种效果仍存有疑虑。其二,植入式脑机接口虽然精度比非植入式脑机接口高很多,因为直接跟人体单个细胞连接,不会出现颅骨毛发的衰减,考虑只能植入一个点,比如说很小的脑区,不能在大脑中大面积植入,像非植入式的做很多点。理解植入式和非植入式的精度,可以参考GPS。民用GPS精度不高,但是大家可以使用,且可以看到全局信息;军用GPS我们可以看的点很细小,但是不能看到全局。YKYesmc

  王薇称,非植入式已经可以解决大部分问题。从产业发展,包括术理创新自有产品的结构导向,其均倾向于非植入式的脑机接口技术。植入式毕竟是有创的,有创的毕竟对于人体是有伤害的。YKYesmc

  此外,崔正哲表示,植入式虽然精度远高于非植入式,但在很多实际应用场景并不需要,比如康复训练、人体的机能增强、大脑功能的增强。康复训练是漫长的恢复过程,非植入式是非常理想的应用方法。YKYesmc

  非侵入式脑机接口技术较重要的应用场景

(现场投票情况)YKYesmc

深圳睿瀚医疗科技有限公司CEO王晶YKYesmc

  深圳睿瀚医疗科技有限公司CEO王晶表示,现在最容易落地的应是肢体运动障碍诊疗,包括脑卒中、脑损伤等治疗多采用非侵入性脑机接口技术。多动症、自闭症癫痫治疗也在用脑机接口GPS,多动症自闭症是金标准,国外有数字诊疗数字疗法有获得FDA(美国食品药品监督管理局)批准。YKYesmc

  同时,他还指出,抑郁症、焦虑症患者是非常大的群体,现在有一些很好的侵入式疗法可以解决这类病症,其中也存在一定挑战,这一块是其公司关注的重点。YKYesmc

  此外,王晶还表示,对青少年的抑郁症的筛查,脑机技术应用效果良好。同时,脑机技术对于早期轻度的AD治疗是有效的,此前国内外都有相应的研究,但是脑机技术对中度AD到重度AD认知障碍的治疗仍没有太好的方式。YKYesmc

  王薇指出,对于早期的老年痴呆病症,业内用非植入式的方式诱导治疗延缓衰退的周期,包括抑郁焦虑也可以通过非植入的方式进行点对点的深度治疗。YKYesmc

  在医疗健康领域,非侵入式脑机接口技术可适用于神经发育障碍诊疗、肢体运动障碍诊疗、精神疾病诊疗、认知障碍诊疗、意识障碍诊疗,前三种疗法已在实际应用中落地,后两者仍需要探讨。YKYesmc

  提升非侵入式脑电信号传输率的重要手段

(现场投票情况)YKYesmc

  王晶还表示,影响颅骨衰减后高频信号已出现衰减,得到的信号如何用的更好,这一块目前是生物学习研究文献上获得重点突破的一个方向,缩短脑电信号编码的时间非常重要,因为实际的应用过程当中,对于它的时间分辨率要求比较高,本身脑电信号像红外还有CT核磁共振最大的优势就是和平分辨率,也就是实施性较好,此时如果解码时间过长显然对于最后的落地会产生非常大的不利影响。YKYesmc

  此外,通过提升传感器的精度来提升侵入式脑电信号传输率的手段,实际最早在2008年左右,甚至在更早的癫痫诊断中就有应用,但是通过脑机接口手段提升,短期内会比较困难的。YKYesmc

  AI、虚拟技术融入医疗

邦勤资本总经理、创始合伙人刘明宇YKYesmc

  邦勤资本总经理、创始合伙人刘明宇认为,对于神经发育障碍、肢体运动障碍、精神疾病、认知障碍、意识障碍这些疾病,如果通过非侵入式手手段进行诊疗,不易获得医生认可,因此只能进行神经调控。YKYesmc

  涉及到机器人是闭环,有了脑机接口技术神经调控成为闭环,没有了脑机接口其实类似于人工智能。现在脑机接口技术在治疗帕金森方面已获得商用,对于癫痫治疗也基本获得了FDA批准,而对于其在抑郁症、焦虑症治疗的应用尚未获得FDA认可。YKYesmc

  刘明宇进一步指出,在医药领域做投资,如果在药物已获得市场准入后,去做投资是没戏的;如果在医疗器械刚获得市场准入时,去做投资是机会的开始。他还表示,从来没有器械领域投过三年内看不到赚钱的收入希望,五年内看不到盈利的希望。YKYesmc

  王薇表示,心脏支架是一个单材料的,脑支架不仅内含传感器、信号提取器以及电源部件,后续包括支架本身的维护,其与血管类的交互性如何仍需探讨。脑支架技术极具开拓性,但是仍需临床试验。YKYesmc

  此外,她还表示。产品提供者是最了解产品的,产品能不能落地,除医生的认可度外,还有法律法规,以及CFDA(国家药品监督管理局)取证跟标准。YKYesmc

  王晶表示,比较看好介入式脑机接口技术,主要因其较能兼顾时间分辨率和精准性,时间分辨率OK,精准性也是OK的,但该技术存有弊端,就是空间分辨率没有那么高。据其介绍,目前看到的方案里面能够植入电机最多数量只有16个,电极已达500微米,未来在狭小的空间可植入多少电极,需要技术去突破。YKYesmc

  崔正哲指出,不管是把神经元跟探针相结合,还是采用植入式或半植入式,抑或是非植入式,效果都不甚理想。我们不需要对外控制,而是对内改变重塑的应用场景。YKYesmc

  中国科学院深圳天津技术研究院中心主任王磊博士YKYesmc

  中国科学院深圳天津技术研究院中心主任王磊博士认为,严肃的医疗场景下面,侵入式或者半侵入式更有前景。数字治疗技术在发展,新型的材料生物兼容性在提高,让植入式技术成为可跨越或者接受度增高,但对于一些包括做VR互动、元宇宙以及康复护理场景应用,可能不一定非要植入,有一些侵入的方式体表测量跟解码。YKYesmc

  据其介绍,医疗机器人应用比较广泛,其包括手术机器人、康复机器人;还有医用辅助类的,比如医院运送器械的小车,服务类的比较典型的就是护理。技术含量高的手术机器人,是典型的高端大型设备,其售价可高达上千万。另外,像一些能够进入到体内的小型胶囊机器人,可实现助停或定点给药的这类典型高端装备,也是医疗机器人的设备。YKYesmc

  王磊博士指出,大量的手术都其实是取决于或者很大程度上决定于医生的综合技能和操控技能,特别是外科更是如此。手术机器人是一个主从装置,基于学习的控制技术,还有力感知技术,还有图像引导技术,这些AI技术在很大程度上促进医疗机器人技术的进展,如何能够将医生的技能进行更好的学习是极为关键的,这也是王磊博士团队大量在做的。YKYesmc

  此外,据了解,像现在VR、AR这一类的虚拟现实技术,虚实融合技术导航规划等,现在很多手术机器人都在应用,其中也有大量的AI技术,甚至包括AI的底层技术使用到芯原股份的IP。YKYesmc

责编:Zengde.Xia
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