脑机接口：引领未来医疗与科技的融合革命

脑机接口技术（Brain-Computer Interface, BCI）正处于快速发展阶段，其在医疗、消费等多个领域的应用潜力巨大。尽管面临诸多挑战，但随着技术的不断进步和跨学科合作的加强，脑机接口有望成为连接人脑与外部世界的重要工具，为人类的健康和生活质量带来革命性的变化。

根据麦肯锡的测算，全球脑机接口医疗应用的潜在市场规模在 2030-2040年有望达到400亿-1450亿美元，其中严肃医疗应用潜在规模在150亿-850亿美元，消费医疗应用潜在规模在250亿-600亿美元。

目前受到脑机接口技术和伦理、安全等因素的制约，无论是各国科研院所还是企业，研究重点都侧重非侵入式脑机接口。这类脑机接口技术主要应用于医疗及健康保健场景，这是目前脑机接口最大的市场应用领域，也是增长最快的领域。

其中对应的典型严肃医疗场景包括脑震荡，脑卒中、老年痴呆及脑肿瘤等，脑机接口的治疗方式以改善为主，旨在提高患者的生活质量。已经普及的应用包括癫痫、中风等脑科疾病的诊疗。

与此同时在主被动协同康复训练阶段，脑机接口打破了传统康复方式被动且单一的问题，实现主动康复，显著提升康复治疗效果。在精神疾病和心理健康测评方面也颇具潜力，日后也可能 进一步推广到情绪管理、记忆增强，甚至脑写入。

而在严肃医疗应用之外，脑机接口也可以用于一系列消费级医疗场景，并向小型化、便携化、可穿戴化及简单易用化方向发展。

例如通过脑电信号相位、幅度的识别可以更加准确监测、评估患者的情绪状态，并针对特殊情绪的脑电信号制定专门的训练任务以调整患者状态，实现精准调控。基于非侵入式脑机接口技术的各种可穿戴设备，利用集成工艺和流程，进行标准化、模块化的开发和设计，以形成满足不同应用场景的脑机接口产品，如智能家居、娱乐、教育等生活场景，可以实时监测用户的脑电状态，帮助日常解压、小孩专注力提升，及改善睡眠障碍等。

预期在未来5-10年，脑机接口将迅速渗透，在应用领域的全球市场规模将达约3000亿美元，涉及治疗癫痫、瘫痪、 失语等脑/神经相关疾病治疗、脑卒中康复、脑功能挖掘、专注力训练、脑机控制游戏、VR/AR等。

2024年11月22日，第三届南渡江智慧医疗与康复产业高峰论坛在海口成功举办。在一场聚焦脑机接口的发展机遇与挑战的圆桌讨论中，邀请了多位行业内的专家学者进行深入探讨。

主持人：南婧，芯原股份战略投资高级总监（左一）

圆桌嘉宾（由左至右）：

冯睿，成都芯脑科技有限公司总经理； 

耿东，景昱医疗科技（苏州）股份有限公司董事、CFO、董事会秘书； 

李骁健，深圳微灵医疗科技有限公司创始人、董事长；中国科学院深圳先进技术研究院正高级工程师；

方向生，聚交芯创医疗电子（上海）有限公司副总裁；

陈涵，浙江柔灵科技有限公司联合创始人、首席运营官

脑机接口的技术路线与竞争格局

作为脑机行业的风向标，马斯克的Neuralink公司已经于去年获得美国FDA批准，并在今年1月让第一位植入者在术后不久，通过思维控制鼠标实现下国际象棋。然而，术后一个月有85%的植入电极发生位移，这说明植入式脑机接口还面临很多挑战。

南婧表示，今年7月，Neuralink第二例植入脑机也顺利完成，只用不到5分钟就可以实现鼠标控制。“国内的华山医院也在今年进行了全国第三例、上海首例脑机接口临床实验植入手术。不过这个手术比Neuralink的相对简单，不需要打开头骨，只需要将一块硬币大小的采集器放在颅骨上采集信号。”

那么脑机接口技术目前在医疗领域的应用现状如何？从近期和远期分别来看，哪些医疗应用领域的发展潜力很大？深圳微灵医疗科技有限公司创始人兼董事长李骁健对中国和美国的脑机接口技术路线进行了详细介绍。

李骁健指出，美国在植入式脑机接口领域有Blackrock、Neuralink等五家代表性公司，各自提出了不同的技术解决方案，如硬针板电极阵列、细微丝软电极、软薄膜电极阵列和血管支架电极等。其中，Neuralink的设计较为激进，虽然在前沿脑科学研究方面有所突破，但在医疗器械的临床应用上仍面临诸多挑战，其团队也因方向分歧而散伙。

而其他公司如 Blackrock 采用全皮层信号的脑机接口，通过在大脑皮层采集信号形成面振；还有公司采用高密度硬砧板电极，避免了脱落问题。Synchron 则采用二维面振的配制，避免了扎破血管的风险，但通道数量有限。国内也有团队在推动植入式脑机接口项目，提出了与 Neuralink 不同的方案

“Neuralink用的柔性细丝植入后的排斥反应更弱，每一根丝都有一个触点，形成一个三维矩阵的结构。但细丝的触点容易脱落和位移是很大问题，植入体的封装有很多新技术在尝试，但是没有经过较多的时间验证，作为医疗器械行不行？现在仍是未知数。”李骁健表示，此外植入式脑机接口需要开颅手术，放置通道数太多有血管堵塞中风风险（最多16通道），这不仅增加了手术风险，也限制了其广泛应用。

在针对那种植入式脑机接口技术路线将率先产业化的投票上，近六成的现场观众认为是“软薄膜电极阵列”

医疗领域的应用现状与发展潜力

景昱医疗科技（苏州）股份有限公司董事、CFO、董事会秘书耿东，从商业本质出发，分析了脑机接口在医疗领域的应用现状和发展潜力。

“脑机接口其实是一个工具，还是要看到底能为人类解决什么问题，特别是在具体医疗领域，能给患者带来什么疗效，这非常重要。” 耿东强调。目前，脑机接口在帕金森病、癫痫等神经类疾病的治疗上已取得显著成效，手术安全性较高，且效果优于传统药物治疗。

耿东认为，疗效、安全性和成本是决定脑机接口应用效果的三个关键因素。“精神类疾病和认知障碍的治疗潜力巨大，但需要更深入的脑科学研究和技术发展。” 

此外，虽然脑机接口在疼痛管理、睡眠障碍诊断与调控等方面也有应用空间，但这些领域在中国市场的接受度仍有待提高，这是因为在医疗领域的应用仍受制于对脑部疾病认识研究的深度和技术的发展。例如，在认知障碍的治疗上，目前脑机接口技术仍看不到非常好的效果；运动康复类领域则具有较大的发展前景。

此外，耿东认为，睡眠障碍的脑机治疗因病情轻重不同而有所差异，“尤其是在中国，人们对于脑机手术治疗带来疼痛的接受度相对较低。”

浙江柔灵科技有限公司联合创始人、首席运营官陈涵介绍了公司在非侵入式脑机接口领域的实践。

陈涵提到，他们最初尝试了多个应用场景，最终选择落地睡眠场景。“当时我们跟医院很多科室的医生做了交流。做过睡眠检测的朋友会有体会，要在医院里全身戴满电极，在小黑屋里关几天，晚上上洗手间还要背着一个设备，特别不方便。”

为了将严肃医疗领域的睡眠障碍诊断小型化，使其能够像体温计、血压计一样应用于家庭，柔灵科技开发了一款便携式睡眠监测设备，能够在家庭环境中实现医疗级别的效果。“产品贴在额头，无明显感觉，可达到医疗级别效果，同时还能为医生提供患者长时间的数据，提高检测的准确性，而且不影响患者的睡眠。”陈涵认为，基于这个考虑，脑机落地睡眠监测场景很有前景。

在针对“三年内，脑机接口在哪些医疗应用领域会获得落地发展?”的投票上，现场观众选出的前三名分别是“药物成瘾、精神心理类疾病治疗”、“神经病变治疗与康复”和“认知障碍疾病诊断与管理”

儿童发育障碍干预

成都芯脑科技有限公司总经理冯睿重点介绍了脑机接口在儿童发育障碍干预中的应用。他指出，孤独症等儿童发育障碍疾病的发病机制复杂且缺乏有效治疗手段。

“当我们发现一个小朋友多动或者自闭症，或者是语言发育迟缓的时候，孩子往往还只有一两岁。虽然这类疾病不会影响他的寿命，但心理障碍会持续几十年甚至伴随一辈子。”冯睿表示，相较于老年疾病，脑机相关技术在儿童病例中的应用具有更大的社会意义。

据悉，成都芯脑科技通过三年努力，利用脑电技术对孤独症儿童的大脑网络进行建模、分类和诊断，开发了孤独症精准神经调控系统，功能包括包括筛查、诊断、社交以及专注率调控等，目前已经服务了两千多名孤独症儿童。

冯睿表示，该体系入选中残联优秀案例，通过多元数据模态对孤独症进行定量衡量，其中基于脑电的孤独症诊断系统总体分类识别率大于 90%，孤独症精准神经调控系统总体响应率为 80%。“这些手段不仅有助于孤独症儿童的康复和治疗，也为脑机接口技术在教育领域的广泛应用提供了有力支持。”

在针对“短期内，脑机接口技术在儿童发育障碍干预中的重要突破方向是什么?”的投票上，现场观众选出的前三名分别是“个性化治疗方案”、“精准诊断与监测”和“教育领域辅助”

多模态脑机接口

聚交芯创医疗电子（上海）有限公司副总裁方向生从技术旁观者的角度探讨了多模态脑机接口的技术瓶颈和应用趋势。

据悉，该公司的创始人团队有做芯片和做医疗电子的两波人。“医疗电子产品领域应用的路径很长，这往往造成做芯片的人和做医疗电子的人之间存在信息差，或者理解不一致。” 方向生说道，所以聚交芯创做的项目成为两边的桥梁，“对于芯片公司来说，痛点是不理解医疗电子的具体规格和性能要求，而医疗电子企业其实只是在供应商领域选适合自己用的，两者之间的匹配性在某些项目中会存在不一样的理解，或选择了非最优的方案。”

“如果用脑机接口的技术来辅助，或者机器人完成任务的时候，我们想象一下这个过程。这时候技术瓶颈抽象出来，实际就是现有的技术如何来实现帕金森或者是生命科学的内容。技术瓶颈主要是密度、速度、效率、算法精准性和鲁棒性等问题。”方向生指出，此外信号的采集、处理、传输以及神经预处理机制等也是制约多模态脑机接口发展的关键因素。

尽管面临诸多技术瓶颈，但方向生对多模态脑机接口的未来应用趋势持乐观态度。他认为，随着半导体技术、微纳加工技术以及多模态信号采集技术的不断发展，脑机接口将逐渐实现更高集成度、更小体积和更广泛的应用场景。例如，在感觉重建方面，人工视网膜等技术有望让盲人看见世界；在生物反馈闭环方面，脑机接口技术有望帮助人类实现意识的传递、保存和应用。

在针对“结合脑机与多种感官的多模态交互，现阶段有哪些技术瓶颈亟待解决?”的投票上，现场观众选出的前三名分别是“脑信号解码精度和速度不足”、“多模态数据处理能力不足”和“低信噪比，脑信号易受干扰”

AI技术的赋能

陈涵进一步阐述了AI技术在脑机接口中的应用。

“脑机接口技术是标准化的平台，也是通用的技术，可以通过与AI技术结合，实现精准化、个性化的应用。”陈涵以睡眠领域为例，说明了如何通过AI技术对脑电信号进行解码和分析，提供个性化的治疗方案。

例如在检测方面，大模型跟目前的医疗数据、基因标准结合之后，用AI做解码或是做分析，可以提供非常实时的方案；在调控方面，也可以结合失眠症状，针对每一个个体提供不同的解决方案，包括声光电磁或是药物等。

“AI最擅长的就是做排列组合，它提取相关的脑路数据之后，再分析具体是什么状态。” 陈涵说道。

未来展望

圆桌讨论的最后，几位嘉宾对未来脑机接口的发展进行了畅想。李骁健期待看到更加安全、有效的植入式脑机接口技术的出现；耿东希望中国能够成为脑机接口技术应用的高地；方向生则畅想有一天能够派自己的“阿凡达”到某个星球适应环境后再亲自前往；而陈涵则期待非侵入式脑机接口设备能够更小、更轻、更薄地应用到日常生活中。