科学与健康｜脑机接口新技术助力精准识别肿瘤边界

  近日，中国科学院空天信息创新研究院（空天院）传感器技术全国重点实验室与哈尔滨医科大学附属第一医院（哈医大一院）神经外科联合，成功完成“基于植入式微电极阵列的脑深部肿瘤边界精准定位”临床试验，我国研发的植入式临床脑机接口技术实现突破。

  神经胶质瘤、脑转移瘤等脑肿瘤具有发病率高、致死率高、复发率高的特点，其浸润性生长特性导致肿瘤组织与正常脑组织边界模糊难辨，因此精准定位病灶边界对手术切除、放疗规划和预后评估至关重要。

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  哈医大一院神经外科主任史怀璋介绍，临床常用的术前检查虽能大致定位肿瘤位置，帮助定位病变及避开功能区，但无法反映手术中的动态变化，医学界急需一种能在术中实时判读、精准识别的技术。

  由空天院与哈医大一院联合完成的临床试验，采用了空天院研发的临床脑机接口微电极和多层次调控与高通量神经信号同步检测仪。

  据介绍，这一临床微电极主要基于微机电系统工艺和纳米功能材料技术，为新型高时空分辨的脑机接口神经探针，探针兼具高韧性与生物安全性，可通过实时信号检测识别肿瘤边界。神经信号检测仪相当于“信号解码器”，可同步采集、分析海量神经信号，将电极捕捉的原始信号转化为精准的“病灶导航”，为肿瘤术中边界判断提供实时数据。

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图为空天院脑机接口器件工艺制作现场。（中国科学院空天信息创新研究院供图）

  中国科学院空天信息创新研究院特聘研究骨干、副研究员王蜜霞表示，临床微电极实时捕捉单细胞水平的神经活动信号，其优势主要是探测范围更广、定位精度更高、信息维度更全。

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  史怀璋介绍，本次临床试验针对一位胶质瘤患者开展。结合影像数据，通过临床微电极实时反馈的单细胞水平神经信号，成功精准识别肿瘤边界，在最大程度保护功能区的同时，实现了肿瘤切除。

  “术后，患者癫痫未见发作，语言表达清晰流畅，生活质量得到提高。同时，手术避免了新的神经功能受损，为接下来的康复和后续治疗打下坚实基础。”史怀璋说。

  后续，空天院与哈医大一院将进一步拓展技术应用领域，计划推进高精度脑机接口视听觉功能重建，帮助失明、失聪患者实现视听觉感知；推进血管介入脑机接口在卒中后康复、脑积水治疗等领域的临床应用。（记者胡喆、杨思琪）