龙锦益：脑机接口赋能智慧医疗：前沿与挑战 | CNCC专家谈

用户将脑中想象的“笔迹”转为屏幕文本；人类通过思维就能操控机器人的移动，进行物体抓取，甚至远程探索陌生环境；瘫痪患者仅凭思维就能控制电动轮椅、假肢、计算机界面等。这些过去只存在科幻文学中的设想，已经随着科学技术的发展成为现实，而这背后涉及的就是脑科学问题。脑科学问题是人类社会面临的基础科学问题之一，是人类理解自然和理解人类本身的待深入探索领域。其中，脑机接口是有效探索手段之一。

脑机接口(Brain Computer Interface, BCI)是一种跨越生物本身的大脑信息传输通路，实现人与外部设备之间直接交互的通信系统。它可以让人类不依赖于外围神经和肌肉组成的正常输出通路，而是通过意念来控制外部设备，从而实现更自然、更高效、更智能的人机交互。脑机接口技术根据信号采集方式主要分为侵入式、非侵入式和半侵入式三种类型。图1展示了脑机接口设备的工作流程。

 图 1 脑机接口设备工作流程

脑机接口技术可以直接实现大脑与外部设备的交互，跨越常规的大脑信息输出通路，因此在医疗领域有广阔的应用前景（如图2）。主要的应用领域有肢体运动障碍诊疗、精神疾病诊疗、意识与认知障碍诊疗、癫痫和神经发育障碍诊疗等。

图 2 国内脑机接口应用场景分布情况

肢体运动障碍：脑机接口技术可以让肢体运动障碍的患者通过大脑信号控制外部设备或刺激大脑修复，从而改善或恢复运动功能。主要有辅助性和康复性两种应用方式，可以用于治疗和康复多种导致肢体运动障碍的疾病。例如，天津大学神经工程团队研制的基于脑机接口的“神工”系列人工神经康复机器人系统为脑卒中患者提供脑-机-体主动交互康复训练等。

精神疾病诊疗：脑机接口技术可以通过脑电信号分析和调控人的情绪和认知状态，从而辅助诊断和治疗抑郁症、焦虑症、精神分裂症等精神疾病。脑机接口技术也可以通过神经反馈训练促进患者的康复。例如，上海交通大学医学院附属瑞金医院脑机接口与神经调控中心正在开展难治性抑郁症脑机接口神经调控治疗临床研究。

意识与认知障碍诊疗：脑机接口技术可以评估和判断意识障碍患者的意识状态，有利于指导治疗方案和预后预测。脑机接口技术甚至与患者实现交流，从而了解患者的需求和感受。例如，华南理工大学与北京天坛医院利用脑机接口技术对植物状态患者进行了意识水平评估和交流实验。

癫痫和神经发育障碍诊疗：脑机接口技术可以检测和预测癫痫发作，通过颅内电刺激或药物治疗抑制癫痫网络，从而减少癫痫发作的频率和严重程度。例如，美国NeuroPace公司开发了一种将深部脑刺激与ECoG相结合的商业化技术——响应性神经刺激（RNS）系统，可在癫痫发作源提供个性化的实时治疗。

脑机接口技术在智慧医疗领域的应用也面临着诸多的挑战，主要包括以下几个方面：

信号采集与处理：大脑活动信号通常具有低信噪比、高维度、非线性和非平稳等特点，这给信号的采集、滤波、特征提取和分类等环节带来了困难。此外，不同的信号源（如脑电、脑磁、近红外等）和不同的信号模态（如感觉运动、情感认知等）之间的融合和互补也是一个值得探索的问题。

人机交互与适应性：脑机接口系统需要能够实现有效和自然的人机交互，即能够根据用户的意图和反馈进行动态调整和优化。这就要求脑机接口系统具有良好的适应性，能够适应用户的个体差异、学习能力、注意力变化、心理状态等因素。同时，脑机接口系统也需要考虑用户的舒适度、安全性、便携性、易用性等方面，以提高用户的满意度和依从性。

伦理与社会影响：脑机接口技术在智慧医疗领域的应用涉及到人的大脑信息和隐私，以及人的身份、自主性、责任等方面，这就引发了一系列的伦理和社会问题。例如，如何保护用户的大脑数据不被泄露或滥用？如何确保用户对脑机接口系统的使用是自愿和知情的？如何评估脑机接口系统对用户的生理和心理影响？如何界定用户和脑机接口系统之间的责任划分？这些问题都需要在法律、道德和社会层面进行充分的讨论和规范。

图 3 脑机接口赋能智慧医疗：前沿与挑战

综上所述，脑机接口技术在智慧医疗领域具有巨大的潜力和价值，但也存在着不少的困难和风险。因此，需要多学科的协作和创新，以推动脑机接口技术在智慧医疗领域的发展和应用。脑机接口技术既是智慧医疗的新机遇，也是新挑战。

本年度CNCC大会将举办“脑机接口赋能智慧医疗：前言与挑战”技术论坛，汇聚脑科学、人工智能、医学等领域的专家，重点探讨脑机接口技术在智慧医疗领域中的前沿进展，并聚焦于讨论脑机接口范式设计、脑信号编解码、脑疾病诊疗有效性、脑机交互自然性等重要问题，以推动脑机接口技术在智慧医疗领域中的应用与发展。敬请关注！

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