歷時十年,國內(nèi)首款自研閉環(huán)腦機(jī)接口神經(jīng)刺激器,治療癲癇獲重大進(jìn)展

“腦機(jī)接口”概念的初次提出，是在20世紀(jì)70年代;首批適用于人類的 “腦機(jī)接口”于1998年植入人腦?！澳X機(jī)接口”技術(shù)發(fā)展至今，已談不上是一項(xiàng)新技術(shù)。然而，每一次基于腦機(jī)接口的技術(shù)取得進(jìn)展依然能夠引起眾多關(guān)注。

相比于植入Neuralink腦機(jī)接口的猴子用意念玩電子游戲，國內(nèi)基于腦機(jī)接口的技術(shù)在臨床上獲得重大突破更讓人激動。

浙江大學(xué)腦機(jī)接口臨床轉(zhuǎn)化研究團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的、我國首款閉環(huán)神經(jīng)刺激器Epilcure首例植入手術(shù)完成，一個月后，接受手術(shù)的這位癲癇患者，從浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院（下稱“浙大二院”）順利出院，各項(xiàng)數(shù)據(jù)及臨床結(jié)果令人滿意。

目前， 全球范圍內(nèi)僅有美國的Neuropace公司生產(chǎn)的閉環(huán)刺激器獲得了FDA批準(zhǔn)，在美國一些頂級診所應(yīng)用，而我國則多使用開環(huán)神經(jīng)刺激器進(jìn)行癲癇病的治療。

據(jù)了解，Epilcure由浙大二院聯(lián)合佳量醫(yī)療旗下杭州諾為醫(yī)療技術(shù)有限公司共同研發(fā)，就此，生輝聯(lián)系到了浙大二院神經(jīng)外科副主任、浙江大學(xué)腦機(jī)接口臨床轉(zhuǎn)化項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一朱君明教授，以及佳量醫(yī)療CEO曹鵬，對該閉環(huán)神經(jīng)刺激器展開進(jìn)一步介紹。

“首位閉環(huán)神經(jīng)刺激器植入的癲癇病患者，他在過去每個月要發(fā)病20多次，手術(shù)之后，一個月內(nèi)僅在系統(tǒng)關(guān)閉做對比研究時發(fā)作了1次 ”。

據(jù)朱君明介紹，第二位接受閉環(huán)神經(jīng)刺激器植入的難治性癲癇患者是一位小伙子，他的一部分癲癇病灶已經(jīng)切除，但發(fā)病仍較頻繁，“每天多次發(fā)病，發(fā)作就會摔倒，發(fā)作太多次根本無法正常學(xué)習(xí)工作生活?！?/p>

對癲癇這種常見病、多發(fā)病來說，藥物是首選的治療方案。但藥物對于一部分癲癇病患者來說無法有效控制癲癇的發(fā)作，這部分患者所患病癥被形象地稱為“難治性癲癇”。

對于難治性癲癇病患者，一部分可通過外科手術(shù)切除病灶實(shí)現(xiàn)很好的治療。然而，多灶或病灶位于語言中樞、運(yùn)動中樞等功能區(qū)的情況，切除病灶將造成失去語言、行動功能等風(fēng)險。于是，電刺激（神經(jīng)調(diào)控）治療成為癲癇的第三種治療方案。

“閉環(huán)和開環(huán)的區(qū)別主要在于，開環(huán)是無論需要與否，都對大腦進(jìn)行不間斷的刺激，而閉環(huán)是在監(jiān)測到特定腦電波（如癲癇發(fā)作前的腦電），設(shè)備精準(zhǔn)地給予刺激并進(jìn)行治療?！?閉環(huán)神經(jīng)刺激器Epilcure生產(chǎn)企業(yè)佳量醫(yī)療CEO曹鵬表示。

而對于癲癇這種階段性發(fā)作的疾病，“長時間的刺激會帶來一些副作用，而且也會出現(xiàn)耐受的情況。”朱君明說。

曹鵬表示，“任何多余的腦電刺激對大腦的組織、神經(jīng)都可能有副作用，所以不必要的刺激還是盡量減少。相比開環(huán)刺激，閉環(huán)的治療方式更加精準(zhǔn)有效，副作用也更小?！?/p>

朱君明補(bǔ)充道，“閉環(huán)監(jiān)測還有一個好處就是，一旦癲癇發(fā)作或出現(xiàn)將發(fā)作信號，設(shè)備馬上發(fā)出一個電刺激，把癲癇發(fā)作消滅在萌芽之中?！?/p>

除了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)刺激和閉環(huán)治療外，閉環(huán)設(shè)備在這種工作方式下的耗電量和使用壽命都有很大的提升?！耙阅壳暗膬衫踩氩∪藶槔?，Epilcure每天刺激的時間大概不到5分鐘，相比24小時持續(xù)刺激的開環(huán)設(shè)備耗電量、反應(yīng)靈敏度等方面都有很大提升?！?/p>

閉環(huán)神經(jīng)刺激器充電也很方便，“患者手臂佩戴充電設(shè)備，再戴上配有藍(lán)牙設(shè)施的帽子，閉環(huán)神經(jīng)刺激器即可通過藍(lán)牙自動連接開始充電，”朱君明進(jìn)一步提到，“以目前的病人使用情況來看，Epilcure每星期需要充電一次，按照這樣的頻次，設(shè)備可以使用10年～15年，到時再進(jìn)行更換就可以。”

反應(yīng)靈敏度方面，“根據(jù)目前的兩例患者初步試驗(yàn)，Epilcure對癲癇的預(yù)警識別時間為0.6秒，比美國同類產(chǎn)品要早一點(diǎn)?！?p>

亦可治療帕金森等其他神經(jīng)調(diào)控疾病

這款閉環(huán)神經(jīng)刺激器從研發(fā)到首位植入者出院，歷時約10年

“我們從2010年開始研發(fā)此設(shè)備，截止到現(xiàn)在已經(jīng)在兩個病人身上做了小規(guī)模的摸索，其中一例為雙側(cè)顳葉癲癇患者，另一例為中央?yún)^(qū)癲癇患者，現(xiàn)在即將要為第三個病人進(jìn)行植入，”朱君明告訴生輝。

目前設(shè)備尚處于前期試驗(yàn)階段，他們希望不斷在試驗(yàn)中探索更廣的適用癥范圍。

作為植入顱骨的三類有源醫(yī)療器械，Epilcure從研發(fā)到生產(chǎn)每一步都要經(jīng)過極其細(xì)致的考量。曹鵬回憶道，“從設(shè)計(jì)思路到設(shè)備使用的材料、結(jié)構(gòu)、工藝、電路、軟件系統(tǒng)等等，每一個方面都是難點(diǎn)。Epilcure這個產(chǎn)品可以說是醫(yī)療器械里面最復(fù)雜、最具挑戰(zhàn)的一類，看似簡單的小設(shè)備，其實(shí)制作的每一個環(huán)節(jié)都非常復(fù)雜?！?/p>

通過算法以及工藝設(shè)計(jì)，基于腦機(jī)接口閉環(huán)理念的神經(jīng)刺激器，可同時進(jìn)行神經(jīng)電生理診斷與神經(jīng)電刺激治療。現(xiàn)階段，Epilcure已相對成熟，預(yù)計(jì)將于今年6月底或7月初開啟與國內(nèi)多家知名醫(yī)院合作的大規(guī)模臨床試驗(yàn)。

其實(shí)，隨著腦機(jī)接口技術(shù)的不斷發(fā)展，研究人員正在探索閉環(huán)神經(jīng)刺激方式在更多神經(jīng)調(diào)控類疾病上的應(yīng)用。

朱君明也表示，通過監(jiān)測腦電變化對其進(jìn)行快速刺激的閉環(huán)治療方式，同樣可用于帕金森等其他神經(jīng)調(diào)控的疾病， 以及抑郁癥、強(qiáng)迫癥等精神類疾病。

另外，除了精神調(diào)控疾病，病后康復(fù)也是腦機(jī)接口的一大應(yīng)用方向。據(jù)朱君明介紹，浙大研發(fā)的腦機(jī)接口技術(shù)另一個主要方向是腦血管病后的主動康復(fù)。如腦梗塞或癱瘓等四肢行動不便的患者，可以通過腦電的傳遞指揮機(jī)械手臂或下肢進(jìn)行主動的康復(fù)訓(xùn)練。

此前，國內(nèi)首例腦機(jī)接口植入并成功實(shí)現(xiàn)意念控制的案例也出自浙大二院— —2020年1月16日，經(jīng)過訓(xùn)練，浙大二院的腦機(jī)接口技術(shù)讓四肢癱瘓的張先生可以通過意念控制機(jī)械臂完成握手、拿可樂甚至玩麻將的動作。

科技無止境，Epilcure當(dāng)然也有很多優(yōu)化的空間。朱君明對閉環(huán)神經(jīng)刺激器充滿期待，“從臨床醫(yī)生的角度，我們希望它可以有更多的電極，識別效率、腦電分辨率可以更高，能耗更低，并且體積更小?！?/p>