清華大學(xué)洪波副教授在醫(yī)學(xué)方面取得進(jìn)展

　　原標(biāo)題：清華醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系洪波課題組微創(chuàng)腦機(jī)接口臨床研究取得進(jìn)展

　　清華大學(xué)在職研究生頻道訊 清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系洪波副教授課題組在微創(chuàng)腦機(jī)接口和大腦皮層功能定位方面的研究論文近日分別發(fā)表于國際權(quán)威期刊《神經(jīng)影像》(NeuroImage)和《神經(jīng)外科雜志》 (Journal of Neurosurgery)，首次提出并實(shí)現(xiàn)了基于大腦皮層表面神經(jīng)信號(hào)的微創(chuàng)腦機(jī)接口和神經(jīng)外科手術(shù)前的大腦皮層功能快速定位。這兩項(xiàng)研究的臨床合作單位是解放軍總醫(yī)院和清華大學(xué)玉泉醫(yī)院神經(jīng)外科。

　　像物理學(xué)家霍金這樣的神經(jīng)漸凍癥病人，或者是脊髓損傷導(dǎo)致高位截癱的殘疾人，因?yàn)橥庵苌窠?jīng)和肌肉組織喪失功能，與外界的溝通非常困難。但這些病人的大腦功能通常是正常的，他們最大的愿望莫過于自由表達(dá)自己的思想，并與外界交流。近年來發(fā)展起來的腦機(jī)接口技術(shù)就是借助計(jì)算機(jī)解讀人腦的信號(hào)，讓病人能夠操縱家電或者假肢，甚至是用思維打字。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室里展示出可行性和應(yīng)用前景，但在臨床應(yīng)用時(shí)碰到了難題。如果采用無創(chuàng)傷的頭皮腦電技術(shù)，信號(hào)質(zhì)量差，無法長期穩(wěn)定工作;如果采用微電極植入技術(shù)，手術(shù)創(chuàng)傷大，長期植入后由于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的包裹，神經(jīng)信號(hào)會(huì)減弱，導(dǎo)致腦機(jī)交互失效。醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系洪波課題組和清華大學(xué)玉泉醫(yī)院、解放軍總醫(yī)院神經(jīng)外科合作，利用癲癇病人植入顱內(nèi)電極定位病灶的手術(shù)間期，研究實(shí)現(xiàn)了一種新型的微創(chuàng)腦機(jī)接口。結(jié)合功能磁共振定位信息，該項(xiàng)研究只獲取大腦皮層表面一個(gè)電極的神經(jīng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了思維打字的功能。該方法與已有腦機(jī)接口技術(shù)相比，手術(shù)創(chuàng)傷小，神經(jīng)信號(hào)長期穩(wěn)定。該項(xiàng)研究5月1日發(fā)表于神經(jīng)影像學(xué)的權(quán)威期刊《神經(jīng)影像》(NeuroImage)。

　　在病人眼前呈現(xiàn)的是一個(gè)隱藏著運(yùn)動(dòng)條紋的虛擬鍵盤，病人通過自己的視覺注意來選擇想要輸入的字符，被注意的字符會(huì)引起更強(qiáng)的神經(jīng)活動(dòng)。該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)這種增強(qiáng)的神經(jīng)活動(dòng)主要表現(xiàn)為60赫茲以上的高頻振蕩，空間上集中于中顳葉一個(gè)很小的腦區(qū)，檢測(cè)這一區(qū)域高頻神經(jīng)信號(hào)的能量變化就可以確定病人要輸入的字符。功能磁共振掃描發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域與處理視覺運(yùn)動(dòng)的腦區(qū)非常吻合。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)采用了巧妙的視覺運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，使得神經(jīng)響應(yīng)高度集中，可以通過功能磁共振精確定位。這項(xiàng)研究首次實(shí)現(xiàn)了通過神經(jīng)影像精確定位的微創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)，在國際上引起關(guān)注。

　　這項(xiàng)研究還展示了利用腦內(nèi)大腦皮層表面的高頻神經(jīng)信號(hào)研究腦功能網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：直接而精準(zhǔn)地觀測(cè)毫秒級(jí)的快速神經(jīng)活動(dòng)，與功能磁共振技術(shù)結(jié)合，可以為大腦皮層功能研究提供高時(shí)間分辨率和空間解析度的動(dòng)態(tài)圖像，是研究語言、注意、記憶等高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)的有力工具。采用同樣的技術(shù)，該組在一項(xiàng)臨床轉(zhuǎn)化研究中也取得了重要進(jìn)展。通過對(duì)顱內(nèi)高頻腦電的采集和分析，可以在五分鐘內(nèi)完成對(duì)癲癇、腦瘤病人的關(guān)鍵腦功能區(qū)精確定位，為手術(shù)規(guī)劃提供依據(jù)，避免運(yùn)動(dòng)、語言等關(guān)鍵功能區(qū)在手術(shù)中受到損傷，從而提高病人術(shù)后的生存質(zhì)量。該項(xiàng)成果近期在線發(fā)表于美國神經(jīng)外科學(xué)會(huì)的權(quán)威期刊《神經(jīng)外科雜志》(Journal of Neurosurgery)，并配發(fā)了哈佛大學(xué)麻省總院神經(jīng)外科同行的編輯評(píng)論。以上兩項(xiàng)研究的磁共振影像數(shù)據(jù)采集得到了清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)影像研究中心的支持，該中心是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科所屬的開放研究平臺(tái)。

——中國在職研究生招生信息網(wǎng)