歷時十年,國內首款自研閉環腦機接口神經刺激器,治療癲癇獲重大進展

“腦機接口”概念的初次提出，是在20世紀70年代;首批適用于人類的 “腦機接口”于1998年植入人腦。“腦機接口”技術發展至今，已談不上是一項新技術。然而，每一次基于腦機接口的技術取得進展依然能夠引起眾多關注。

相比于植入Neuralink腦機接口的猴子用意念玩電子游戲，國內基于腦機接口的技術在臨床上獲得重大突破更讓人激動。

浙江大學腦機接口臨床轉化研究團隊自主研發的、我國首款閉環神經刺激器Epilcure首例植入手術完成，一個月后，接受手術的這位癲癇患者，從浙江大學醫學院第二附屬醫院（下稱“浙大二院”）順利出院，各項數據及臨床結果令人滿意。

目前， 全球范圍內僅有美國的Neuropace公司生產的閉環刺激器獲得了FDA批準，在美國一些頂級診所應用，而我國則多使用開環神經刺激器進行癲癇病的治療。

據了解，Epilcure由浙大二院聯合佳量醫療旗下杭州諾為醫療技術有限公司共同研發，就此，生輝聯系到了浙大二院神經外科副主任、浙江大學腦機接口臨床轉化項目負責人之一朱君明教授，以及佳量醫療CEO曹鵬，對該閉環神經刺激器展開進一步介紹。

“首位閉環神經刺激器植入的癲癇病患者，他在過去每個月要發病20多次，手術之后，一個月內僅在系統關閉做對比研究時發作了1次 ”。

據朱君明介紹，第二位接受閉環神經刺激器植入的難治性癲癇患者是一位小伙子，他的一部分癲癇病灶已經切除，但發病仍較頻繁，“每天多次發病，發作就會摔倒，發作太多次根本無法正常學習工作生活。”

對癲癇這種常見病、多發病來說，藥物是首選的治療方案。但藥物對于一部分癲癇病患者來說無法有效控制癲癇的發作，這部分患者所患病癥被形象地稱為“難治性癲癇”。

對于難治性癲癇病患者，一部分可通過外科手術切除病灶實現很好的治療。然而，多灶或病灶位于語言中樞、運動中樞等功能區的情況，切除病灶將造成失去語言、行動功能等風險。于是，電刺激（神經調控）治療成為癲癇的第三種治療方案。

“閉環和開環的區別主要在于，開環是無論需要與否，都對大腦進行不間斷的刺激，而閉環是在監測到特定腦電波（如癲癇發作前的腦電），設備精準地給予刺激并進行治療。” 閉環神經刺激器Epilcure生產企業佳量醫療CEO曹鵬表示。

而對于癲癇這種階段性發作的疾病，“長時間的刺激會帶來一些副作用，而且也會出現耐受的情況。”朱君明說。

曹鵬表示，“任何多余的腦電刺激對大腦的組織、神經都可能有副作用，所以不必要的刺激還是盡量減少。相比開環刺激，閉環的治療方式更加精準有效，副作用也更小。”

朱君明補充道，“閉環監測還有一個好處就是，一旦癲癇發作或出現將發作信號，設備馬上發出一個電刺激，把癲癇發作消滅在萌芽之中。”

除了實現精準刺激和閉環治療外，閉環設備在這種工作方式下的耗電量和使用壽命都有很大的提升。“以目前的兩例植入病人為例，Epilcure每天刺激的時間大概不到5分鐘，相比24小時持續刺激的開環設備耗電量、反應靈敏度等方面都有很大提升。”

閉環神經刺激器充電也很方便，“患者手臂佩戴充電設備，再戴上配有藍牙設施的帽子，閉環神經刺激器即可通過藍牙自動連接開始充電，”朱君明進一步提到，“以目前的病人使用情況來看，Epilcure每星期需要充電一次，按照這樣的頻次，設備可以使用10年～15年，到時再進行更換就可以。”

反應靈敏度方面，“根據目前的兩例患者初步試驗，Epilcure對癲癇的預警識別時間為0.6秒，比美國同類產品要早一點。”

亦可治療帕金森等其他神經調控疾病

這款閉環神經刺激器從研發到首位植入者出院，歷時約10年

“我們從2010年開始研發此設備，截止到現在已經在兩個病人身上做了小規模的摸索，其中一例為雙側顳葉癲癇患者，另一例為中央區癲癇患者，現在即將要為第三個病人進行植入，”朱君明告訴生輝。

目前設備尚處于前期試驗階段，他們希望不斷在試驗中探索更廣的適用癥范圍。

作為植入顱骨的三類有源醫療器械，Epilcure從研發到生產每一步都要經過極其細致的考量。曹鵬回憶道，“從設計思路到設備使用的材料、結構、工藝、電路、軟件系統等等，每一個方面都是難點。Epilcure這個產品可以說是醫療器械里面最復雜、最具挑戰的一類，看似簡單的小設備，其實制作的每一個環節都非常復雜。”

通過算法以及工藝設計，基于腦機接口閉環理念的神經刺激器，可同時進行神經電生理診斷與神經電刺激治療。現階段，Epilcure已相對成熟，預計將于今年6月底或7月初開啟與國內多家知名醫院合作的大規模臨床試驗。

其實，隨著腦機接口技術的不斷發展，研究人員正在探索閉環神經刺激方式在更多神經調控類疾病上的應用。

朱君明也表示，通過監測腦電變化對其進行快速刺激的閉環治療方式，同樣可用于帕金森等其他神經調控的疾病， 以及抑郁癥、強迫癥等精神類疾病。

另外，除了精神調控疾病，病后康復也是腦機接口的一大應用方向。據朱君明介紹，浙大研發的腦機接口技術另一個主要方向是腦血管病后的主動康復。如腦梗塞或癱瘓等四肢行動不便的患者，可以通過腦電的傳遞指揮機械手臂或下肢進行主動的康復訓練。

此前，國內首例腦機接口植入并成功實現意念控制的案例也出自浙大二院— —2020年1月16日，經過訓練，浙大二院的腦機接口技術讓四肢癱瘓的張先生可以通過意念控制機械臂完成握手、拿可樂甚至玩麻將的動作。

科技無止境，Epilcure當然也有很多優化的空間。朱君明對閉環神經刺激器充滿期待，“從臨床醫生的角度，我們希望它可以有更多的電極，識別效率、腦電分辨率可以更高，能耗更低，并且體積更小。”