历时10年，国内首款自研闭环脑机接口神经刺激器治疗癫痫获重大进展，亦可改善帕金森、抑郁症等疾病
“脑机接口” 概念的初次提出，是在上世纪 70 年代；首批适用于人类的 “脑机接口” 于 1998 年植入人脑……“脑机接口” 技术发展至今，已谈不上是一项新技术。然而，每一次基于脑机接口的技术取得进展依然能够引起众多关注。
相比于植入 Neuralink 脑机接口的猴子用意念玩电子游戏，国内基于脑机接口的技术在临床上获得重大突破更让人激动。
今年 3 月 18 日，浙江大学脑机接口临床转化研究团队自主研发的、我国首款闭环神经刺激器 Epilcure™首例植入手术完成，一个月后，接受手术的这位癫痫患者，从浙江大学医学院第二附属医院（下称 “浙大二院”）顺利出院，各项数据及临床结果令人满意。
图｜Epilcure™首例植入手术，由浙大二院神经外科张建民教授（右二）、朱君明主任（左二）领衔的创新医疗团队完成
目前，全球范围内仅有美国的 Neuropace 公司生产的闭环刺激器获得了 FDA 批准，在美国一些顶级诊所应用，而我国则多使用开环神经刺激器进行癫痫病的治疗。
据了解，Epilcure™由浙大二院联合佳量医疗旗下杭州诺为医疗技术有限公司共同研发，就此，生辉联系到了浙大二院神经外科副主任、浙江大学脑机接口临床转化项目负责人之一朱君明教授，以及佳量医疗 CEO 曹鹏，对该闭环神经刺激器展开进一步介绍。
图 | Epilcure™（长 52mm、宽 28mm、高 6.5mm）置于头部模型中（来源：受访者提供）
精准、闭环刺激，让癫痫发作止于苗头
“首位闭环神经刺激器植入的癫痫病患者，他在过去每个月要发病 20 多次，手术之后，一个月内仅在系统关闭做对比研究时发作了 1 次”。
据朱君明介绍，第二位接受闭环神经刺激器植入的难治性癫痫患者是一位小伙子，他的一部分癫痫病灶已经切除，但发病仍较频繁，“每天多次发病，发作就会摔倒，发作太多次根本无法正常学习工作生活。”
对癫痫这种常见病、多发病来说，药物是首选的治疗方案。但药物对于一部分癫痫病患者来说无法有效控制癫痫的发作，这部分患者所患病症被形象地称为 “难治性癫痫”。
对于难治性癫痫病患者，一部分可通过外科手术切除病灶实现很好的治疗。然而，多灶或病灶位于语言中枢、运动中枢等功能区的情况，切除病灶将造成失去语言、行动功能等风险。于是，电刺激（神经调控）治疗成为癫痫的第三种治疗方案。
“闭环和开环的区别主要在于，开环是无论需要与否，都对大脑进行不间断的刺激，而闭环是在监测到特定脑电波（如癫痫发作前的脑电），设备精准地给予刺激并进行治疗。” 闭环神经刺激器 Epilcure™生产企业佳量医疗 CEO 曹鹏表示。
图｜闭环神经刺激器工作原理图（来源：受访者提供）
而对于癫痫这种阶段性发作的疾病，“长时间的刺激会带来一些副作用，而且也会出现耐受的情况。” 朱君明说。
曹鹏表示，“任何多余的脑电刺激对大脑的组织、神经都可能有副作用，所以不必要的刺激还是尽量减少。相比开环刺激，闭环的治疗方式更加精准有效，副作用也更小。”
朱君明补充道，“闭环监测还有一个好处就是，一旦癫痫发作或出现将发作信号，设备马上发出一个电刺激，把癫痫发作消灭在萌芽之中。”
除了实现精准刺激和闭环治疗外，闭环设备在这种工作方式下的耗电量和使用寿命都有很大的提升。“以目前的两例植入病人为例，Epilcure™每天刺激的时间大概不到 5 分钟，相比 24 小时持续刺激的开环设备耗电量、反应灵敏度等方面都有很大提升。”
闭环神经刺激器充电也很方便，“患者手臂佩戴充电设备，再戴上配有蓝牙设施的帽子，闭环神经刺激器即可通过蓝牙自动连接开始充电，” 朱君明进一步提到，“以目前的病人使用情况来看，Epilcure™每星期需要充电一次，按照这样的频次，设备可以使用 10-15 年，到时再进行更换就可以。”
反应灵敏度方面，“根据目前的两例患者初步试验，Epilcure™对癫痫的预警识别时间为 0.6 秒，比美国同类产品要早一点。”
亦可治疗帕金森等其他神经调控疾病
这款闭环神经刺激器从研发到首位植入者出院，历时约 10 年。
“我们从 2010 年开始研发此设备，截止到现在已经在两个病人身上做了小规模的摸索，其中一例为双侧颞叶癫痫患者，另一例为中央区癫痫患者，现在即将要为第三个病人进行植入，” 朱君明告诉生辉。
目前设备尚处于前期试验阶段，他们希望不断在试验中探索更广的适用症范围。
作为植入颅骨的三类有源医疗器械，Epilcure™从研发到生产每一步都要经过极其细致的考量。曹鹏回忆道，“从设计思路到设备使用的材料、结构、工艺、电路、软件系统等等，每一个方面都是难点。Epilcure™这个产品可以说是医疗器械里面最复杂、最具挑战的一类，看似简单的小设备，其实制作的每一个环节都非常复杂。”
图｜Epilcure™ 闭环神经刺激器套件（来源：受访者提供）
通过算法以及工艺设计，基于脑机接口闭环理念的神经刺激器，可同时进行神经电生理诊断与神经电刺激治疗。现阶段，Epilcure™已相对成熟，预计将于今年 6 月底或 7 月初开启与国内多家知名医院合作的大规模临床试验。
其实，随着脑机接口技术的不断发展，研究人员正在探索闭环神经刺激方式在更多神经调控类疾病上的应用。
朱君明也表示，通过监测脑电变化对其进行快速刺激的闭环治疗方式，同样可用于帕金森等其他神经调控的疾病，以及抑郁症、强迫症等精神类疾病。
另外，除了精神调控疾病，病后康复也是脑机接口的一大应用方向。据朱君明介绍，浙大研发的脑机接口技术另一个主要方向是脑血管病后的主动康复。如脑梗塞或瘫痪等四肢行动不便的患者，可以通过脑电的传递指挥机械手臂或下肢进行主动的康复训练。
此前，国内首例脑机接口植入并成功实现意念控制的案例也出自浙大二院 ——2020 年 1 月 16 日，经过训练，浙大二院的脑机接口技术让四肢瘫痪的张先生可以通过意念控制机械臂完成握手、拿可乐甚至玩麻将的动作……
科技无止境，Epilcure™当然也有很多优化的空间。朱君明对闭环神经刺激器充满期待，“从临床医生的角度，我们希望它可以有更多的电极，识别效率、脑电分辨率可以更高，能耗更低，并且体积更小。”
-End-
【往期】