丁莉莎 王浩沖

戴上VR眼鏡后，一個(gè)虛擬人物在屏幕上向前方走動(dòng)，這樣的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景會(huì)刺激患者的運(yùn)動(dòng)感知神經(jīng)，從而誘發(fā)癱瘓患者產(chǎn)生跟隨走動(dòng)的意念，幫助患者重新站立起來(lái)。這不是科幻，這種腦控技術(shù)將在現(xiàn)實(shí)中得到應(yīng)用

當(dāng)前，世界主要科技強(qiáng)國(guó)均啟動(dòng)了目標(biāo)宏大的“腦計(jì)劃”。腦機(jī)接口技術(shù)（Brain?Computer?Interface，BCI），作為腦科學(xué)行業(yè)的前沿技術(shù)，潛力無(wú)限。

王浩沖西安交通大學(xué)2019屆機(jī)械工程學(xué)院醫(yī)工交叉研究所碩士，西安臻泰智能科技有限公司創(chuàng)始人兼CEO

腦機(jī)接口技術(shù)指的是在人或動(dòng)物大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建的直接連接，實(shí)現(xiàn)腦與設(shè)備的信息交換，即用意念控制機(jī)器。這好比在大腦與機(jī)器之間通過(guò)協(xié)議修建了一條“公路”，路上往來(lái)的“汽車”便是信號(hào)，通過(guò)反饋、調(diào)節(jié)等機(jī)制，讓儀器對(duì)腦電波進(jìn)行捕捉、識(shí)別，傳導(dǎo)并指揮配套機(jī)械開始腦控運(yùn)行。

近年來(lái)，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)界取得了多項(xiàng)突破，行業(yè)逐漸升溫，在醫(yī)療、教育、軍事、娛樂(lè)等各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用潛力。不過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)在教育、娛樂(lè)等非醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，尚處于探索階段，大都以簡(jiǎn)易腦電設(shè)備為主。

醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域則不同，王浩沖說(shuō)：“該技術(shù)有助于神經(jīng)性疾病患者的康復(fù)，將傳統(tǒng)的被動(dòng)器械康復(fù)變?yōu)橹鲃?dòng)意念康復(fù)，有效提升康復(fù)治療效果?！边@就是臻泰智能團(tuán)隊(duì)選擇醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域作為落腳點(diǎn)的原因。

“睿眼隨心”，幫助患者“心靈解凍”

讀碩士時(shí)，王浩沖所在課題組的研究方向是腦機(jī)接口技術(shù)及康復(fù)機(jī)器人應(yīng)用，為了將技術(shù)成果更好地面向漸凍癥等神經(jīng)性疾病患者應(yīng)用，王浩沖和同學(xué)們一起創(chuàng)立了“睿眼隨心”創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)。

“睿眼隨心”即用眼睛表達(dá)心意，團(tuán)隊(duì)所研究的腦電輔助交互系統(tǒng)致力于幫助漸凍癥患者與外界保持良好溝通，緩解患者由于身體逐漸僵硬所產(chǎn)生的恐懼，幫助他們“心靈解凍”。依托研究所技術(shù)積累，團(tuán)隊(duì)針對(duì)漸凍癥患者實(shí)際的生活需求，從行動(dòng)、溝通、休閑三個(gè)方面開發(fā)了三大功能。通過(guò)穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)視覺(jué)誘發(fā)腦機(jī)接口技術(shù)，準(zhǔn)確高效地實(shí)現(xiàn)腦控輪椅、腦控拼字、腦控鼠標(biāo)等功能，改善漸凍癥患者的生活現(xiàn)狀。

在西京醫(yī)院康復(fù)科，有一位20歲出頭的年輕人，由于意外事故導(dǎo)致高位截癱。這名患者屬于“完全性脊髓損傷”，起初完全沒(méi)有肢體感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制能力。使用王浩沖團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品，每天進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)以上的康復(fù)訓(xùn)練后，現(xiàn)在上肢已基本恢復(fù)了生活自理能力，能用雙手使用手機(jī)進(jìn)行網(wǎng)購(gòu)了。同時(shí)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期訓(xùn)練，他也能在外骨骼機(jī)器人的輔助下站起來(lái)了。

依托西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院醫(yī)工交叉研究所孵化，2018?年臻泰智能正式注冊(cè)成立，成為國(guó)內(nèi)首批開展腦控康復(fù)機(jī)器人研究的創(chuàng)業(yè)公司。

腦機(jī)接口+虛擬現(xiàn)實(shí)+智能機(jī)器人

現(xiàn)在康復(fù)醫(yī)療行業(yè)傳統(tǒng)的治療方式以器械輔助訓(xùn)練為主，這類產(chǎn)品是從肢體末端向神經(jīng)中樞的刺激，屬于單向被動(dòng)神經(jīng)刺激，沒(méi)有形成“感知——控制”的雙向閉環(huán)神經(jīng)反饋。就算有主動(dòng)訓(xùn)練，也是通過(guò)簡(jiǎn)易的運(yùn)動(dòng)想象療法或鏡像療法，讓患者觀察運(yùn)動(dòng)的物體訓(xùn)練，并無(wú)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)意圖腦電特征的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋。然而，腦卒中等腦損傷疾病是神經(jīng)中樞受損，更需要對(duì)神經(jīng)中樞進(jìn)行直接的雙向神經(jīng)刺激反饋。正因?yàn)槿绱?，市面上的大部分產(chǎn)品對(duì)腦損傷患者的中樞神經(jīng)康復(fù)效果其實(shí)并不盡如人意。

通過(guò)對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)意圖辨識(shí)，腦機(jī)接口康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)可以將被動(dòng)訓(xùn)練轉(zhuǎn)換成患者的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步提高患者的主觀能動(dòng)性，提高康復(fù)效果，克服傳統(tǒng)康復(fù)手段被動(dòng)單一介導(dǎo)的缺陷。另一方面，腦機(jī)接口讓患者通過(guò)自己的思想控制外界設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，這樣不僅能夠提高患者的主動(dòng)性，還可在患者受損的中樞神經(jīng)中形成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋，從而提高康復(fù)療效。這樣就形成了一個(gè)雙向的閉環(huán)反饋，是從被動(dòng)到主動(dòng)、單一到雙向的一種治療方式改進(jìn)。

目前腦機(jī)的技術(shù)分為兩個(gè)流派：一個(gè)是非侵入式，即通過(guò)外置設(shè)備來(lái)獲得大腦不同區(qū)域的腦電信號(hào)，通常是通過(guò)腦電帽接觸頭皮的方式，間接獲取大腦皮層神經(jīng)信號(hào);另一個(gè)是侵入式，需要進(jìn)行開顱手術(shù)，將電極植入到顱腔內(nèi)，來(lái)接收神經(jīng)元信號(hào)。

臻泰智能利用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）對(duì)患者進(jìn)行目標(biāo)任務(wù)誘導(dǎo)，激發(fā)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)意圖，通過(guò)非侵入式頭戴設(shè)備獲取到腦電波信號(hào)，再通過(guò)算法來(lái)解碼神經(jīng)控制指令，最后將控制指令發(fā)送給智能機(jī)器人，機(jī)器人帶動(dòng)患者肢體運(yùn)動(dòng)，從而幫助患者實(shí)現(xiàn)主被動(dòng)協(xié)同康復(fù)訓(xùn)練。

這種方式稱作“自上而下”的康復(fù)手段，通過(guò)“腦機(jī)接口+虛擬現(xiàn)實(shí)+智能機(jī)器人”實(shí)現(xiàn)。

王浩沖團(tuán)隊(duì)已在多家三甲醫(yī)院進(jìn)行病人跟蹤測(cè)試，累計(jì)參與患者近千名，康復(fù)有效率達(dá)80%以上，特別是早期介入腦機(jī)康復(fù)訓(xùn)練的患者，效果更為明顯。

經(jīng)過(guò)功能性核磁共振、腦電以及量表等多種方式評(píng)估，患者在4周的康復(fù)治療后，腦功能連接會(huì)有明顯改善，注意力也更為集中，參與訓(xùn)練的積極性明顯提升。從認(rèn)知、運(yùn)動(dòng)、平衡、肌張力四個(gè)指標(biāo)來(lái)看，腦機(jī)康復(fù)較傳統(tǒng)治療方式提升了近30%的效果，平均縮短了1/3的治療時(shí)間。直觀來(lái)講，就是2個(gè)月達(dá)到了傳統(tǒng)療法3個(gè)月治療的效果。

2018年3月，團(tuán)隊(duì)獲聯(lián)想AI精英挑戰(zhàn)賽全國(guó)總冠軍，并獲得聯(lián)想創(chuàng)投、奇績(jī)創(chuàng)壇戰(zhàn)略投資，研發(fā)產(chǎn)品歷經(jīng)多次迭代，目前進(jìn)入高速成長(zhǎng)期，與多家三甲醫(yī)院深度合作。

創(chuàng)業(yè)也是一種修行

對(duì)于研究的醫(yī)療康復(fù)項(xiàng)目，王浩沖像培養(yǎng)孩子一樣精心。王浩沖笑著說(shuō)，每一個(gè)產(chǎn)品的問(wèn)世，都要經(jīng)歷研發(fā)、驗(yàn)證、定型、測(cè)試、生產(chǎn)等步驟，這些繁雜的過(guò)程，也不斷考驗(yàn)著王浩沖團(tuán)隊(duì)對(duì)產(chǎn)品技術(shù)的把控。

產(chǎn)品圖

展示圖片

“我的理想是希望技術(shù)能服務(wù)于億萬(wàn)患者，而這幾年的規(guī)劃，也是加快推動(dòng)國(guó)內(nèi)首個(gè)腦機(jī)康復(fù)機(jī)器人的臨床應(yīng)用，幫助到更多有需要的人?！?/b>

比起項(xiàng)目研發(fā)中的技術(shù)難關(guān)，更讓王浩沖團(tuán)隊(duì)頭疼的是對(duì)商業(yè)模式的梳理。“創(chuàng)業(yè)是一個(gè)綜合的事情，不光要和技術(shù)打交道，還要與市場(chǎng)、管理、財(cái)務(wù)、法務(wù)等方面打交道。大家在這一方面都比較欠缺經(jīng)驗(yàn)。”王浩沖說(shuō)，“從理論到算法實(shí)現(xiàn)，經(jīng)歷了一個(gè)艱難的開發(fā)過(guò)程;而從研究向市場(chǎng)轉(zhuǎn)化，又是一個(gè)不斷探索的過(guò)程?！?/p>

剛開始做產(chǎn)品時(shí)，王浩沖團(tuán)隊(duì)一直著力思考如何將更多的技術(shù)和功能融入產(chǎn)品中，但當(dāng)他們進(jìn)駐醫(yī)院進(jìn)行測(cè)試時(shí)就發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題。因?yàn)獒t(yī)院的康復(fù)醫(yī)師十分緊缺，每位醫(yī)師每天都非常繁忙，所以一臺(tái)好的康復(fù)治療設(shè)備，必須同時(shí)簡(jiǎn)化患者和康復(fù)醫(yī)師的操作流程，將用戶體驗(yàn)做到極致，為操作者減負(fù)，于是團(tuán)隊(duì)重新調(diào)整了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路。

“我的理想是希望技術(shù)能服務(wù)于億萬(wàn)患者，而這幾年的規(guī)劃，也是加快推動(dòng)國(guó)內(nèi)首個(gè)腦機(jī)康復(fù)機(jī)器人的臨床應(yīng)用，幫助到更多有需要的人。”王浩沖表示。

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