中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院傳感器技術(shù)全國重點實驗室與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)外科合作，成功完成了“基于植入式微電極陣列的腦深部腫瘤邊界精準(zhǔn)定位”臨床試驗。這是全球首次將腦機接口應(yīng)用于腦深部腫瘤術(shù)中邊界精準(zhǔn)定位的臨床試驗，標(biāo)志著我國自主研發(fā)的植入式臨床腦機接口技術(shù)取得了重要突破。該技術(shù)為神經(jīng)外科手術(shù)提供了實時、高精度的“病灶導(dǎo)航”，有助于在切除腫瘤的同時最大限度地保護健康腦組織，提高患者術(shù)后神經(jīng)功能保留率和生活質(zhì)量。

神經(jīng)膠質(zhì)瘤、腦轉(zhuǎn)移瘤等腦腫瘤發(fā)病率高、致死率高且易復(fù)發(fā)，由于其浸潤性生長特性，導(dǎo)致腫瘤與正常腦組織邊界模糊。因此，精確定位病灶邊界對手術(shù)切除、放療規(guī)劃及預(yù)后評估至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有的術(shù)前檢查手段如MRI、CT雖能大致定位腫瘤位置，但無法反映手術(shù)中的動態(tài)變化，誤差較大；術(shù)中超聲、黃熒光導(dǎo)航等技術(shù)也難以實時、精準(zhǔn)區(qū)分正常腦組織與腫瘤組織；皮層腦電圖（ECoG）雖然分辨率為毫米級，但無法達(dá)到單細(xì)胞水平識別，存在檢測滯后性。因此，醫(yī)學(xué)界急需一種能在術(shù)中實時判讀、精準(zhǔn)識別的技術(shù)。

此次臨床試驗采用了中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院自主研發(fā)的臨床腦機接口微電極（NeuroDepth）和多層次調(diào)控與高通量神經(jīng)信號同步檢測儀（AIRCAS-128）。NeuroDepth臨床微電極基于微機電系統(tǒng)（MEMS）工藝和納米功能材料技術(shù)，是一種新型高時空分辨、多位點的腦機接口神經(jīng)探針，最長可達(dá)9.5厘米，厚度不超過0.2毫米，空間分辨率達(dá)15微米，具有高韌性和生物安全性，可在全腦任意位置實現(xiàn)單細(xì)胞水平電活動原位動態(tài)微損傷檢測。通過實時信號檢測與特征識別，它能夠高精度識別腫瘤邊界。AIRCAS-128神經(jīng)信號檢測儀則可以同步采集、分析海量神經(jīng)信號，將電極捕捉的原始信號轉(zhuǎn)化為精準(zhǔn)的“病灶導(dǎo)航”。

NeuroDepth臨床微電極的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面：一是探測范圍更廣，突破了傳統(tǒng)神經(jīng)電極僅能檢測腦表面和淺層的局限，可探測全腦任意區(qū)域；二是定位精度更高，空間分辨率達(dá)15微米，能識別單個神經(jīng)細(xì)胞的活動；三是信息維度更全，不僅能檢測神經(jīng)電信號，還能同步檢測化學(xué)信號（如多巴胺、谷氨酸等神經(jīng)遞質(zhì)），為區(qū)分腫瘤組織與正常組織提供全面依據(jù)。這些性能為及時發(fā)現(xiàn)病灶、精準(zhǔn)識別病灶邊界提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

本次臨床試驗針對一位因腦腫瘤壓迫而出現(xiàn)語言混亂癥狀的膠質(zhì)瘤患者。醫(yī)務(wù)人員結(jié)合影像數(shù)據(jù)，通過NeuroDepth臨床微電極實時反饋的單細(xì)胞水平神經(jīng)信號，成功精準(zhǔn)識別了腫瘤邊界，并在最大程度保護功能區(qū)的同時，實現(xiàn)了腫瘤的完整切除。術(shù)后，患者的語言表達(dá)清晰流暢，生活質(zhì)量得到顯著提升，同時避免了新的神經(jīng)功能受損，為后續(xù)康復(fù)和治療打下了堅實基礎(chǔ)。

中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院自2007年起已研制出一系列硬質(zhì)/柔性植入式腦機接口神經(jīng)微電極陣列和儀器，在國際上首次實現(xiàn)從器件到系統(tǒng)的活體神經(jīng)細(xì)胞原位雙模同步、高通道、高時空分辨率檢測。未來科研團隊將與醫(yī)療部門進(jìn)一步拓展技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，計劃推進(jìn)高精度腦機接口視聽覺功能重建，幫助失明、失聰患者恢復(fù)感知；推進(jìn)血管介入腦機接口在卒中后康復(fù)、腦積水治療等領(lǐng)域的臨床應(yīng)用，助力偏癱患者完成運動功能。