作为连接大脑与外周神经系统的“信息高速通道”，脊髓受到损伤时，大脑发出的指令将无法传递给肌肉，患者因此失去自主行动能力。如何使脊髓损伤致瘫患者恢复运动能力，一直以来是医学界重大难题。
复旦大学类脑智能科学与技术研究院青年副研究员加福民团队研发的新一代用于脊髓损伤患者的植入式脑脊接口设备，为脊髓损伤患者带来了站立行走的希望。
日前，相关项目“植入式脑脊接口关键技术与系统研制”，在约1400个参赛项目中脱颖而出，获2024年全国颠覆性技术创新大赛优胜奖，预计年底开展首例临床试验。
加福民团队。图片由复旦大学提供
加福民团队开展的新一代脑脊接口技术，具有“高精准、高通量、高集成、低延时”的特点。
团队使用张江影像中心的3T磁共振成像设备，创新设计了包含多种扫描序列的成像方案，并基于人工标签构建自动化重建算法模型，从而精确捕捉腰骶段脊髓神经根结构特征。
此外，团队采用红外动捕、肌电、惯性传感器、足底压力垫等多模态技术，构建健康步态以及多种异常步态数据集，建立算法模型，实现跨人群、跨模态、跨类型的连续步态轨迹高性能追踪，为脑脊接口技术奠定基础。
现有脑脊接口解决方案采用多设备植入模式，需要分别在大脑左右侧运动皮层植入两台脑电采集设备、在脊髓植入1台脊髓刺激设备。
加福民团队提出“三合一”的系统设计方案，将3台设备集成为1台颅骨植入式微型设备，减小患者术后创口的同时实现采集与刺激一体化，对患者自主运动进行闭环调控。值得一提的是，该方案可实现百毫秒级别的解码速度和刺激指令输出，意味未来脊髓损伤患者的行走步态将更加自然流畅。
团队目前已初步完成脊髓时空刺激和脑脊接口关键技术的积累，并在动物上实现概念验证，具备临床应用的必要条件。预计今年底，团队将与国内三甲医院相关专家合作开展首例临床试验。
加福民预计，脑脊接口技术从基础研究到临床转化，起码需要十年时间。下一阶段，加福民计划完成植入式脑脊接口关键技术的产品开发和临床转化，并持续研发针对脊髓损伤患者的系列神经调控新方法、新技术，如针对轻症患者开发穿戴式神经调控装备、多模态运动监测系统等。
更长远地，加福民希望通过研发三类有源植入式创新医疗器械，建立智能脑脊接口自主知识产权体系，让全球2000万脊髓损伤患者获益。
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