浙大歷時十年自主研發(fā)“反導(dǎo)系統(tǒng)”國內(nèi)閉環(huán)腦機(jī)接口獲重大進(jìn)展

大多數(shù)癲癇患者發(fā)病時，會突然大喊一聲，隨即摔倒口吐白沫，并全身抽搐，大約 10 - 20 秒之后會發(fā)生痙攣。

癲癇病經(jīng)常性發(fā)作會導(dǎo)致智能記憶力等下降，全國約 1000 萬 癲癇患者中，難治性癲癇占 20% - 30%，藥物治療、迷走神經(jīng)刺激等傳統(tǒng)治療方法不佳的情況下，患者備受病痛折磨。

近日，由浙江大學(xué)腦機(jī)接口團(tuán)隊自主研發(fā)的首款閉環(huán)腦機(jī)接口神經(jīng)刺激系統(tǒng) —— 擁有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的 Epilcure ，使癲癇患者燃起了 “重生” 的希望。

據(jù)了解，該團(tuán)隊自主研發(fā)的閉環(huán)腦機(jī)接口神經(jīng)刺激器，與傳統(tǒng)癲癇灶切除療法相比，最大的特點是 “精準(zhǔn)預(yù)測” 和 “閉環(huán)調(diào)控”，同時兼?zhèn)洳婚_顱、自動預(yù)警等優(yōu)勢。

值得關(guān)注的是，這款閉環(huán)腦機(jī)接口神經(jīng)刺激系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)有極大的競爭力，就產(chǎn)品的使用壽命而言，該款神經(jīng)刺激系統(tǒng)可達(dá) 10 年以上，而美國通過 FDA 審批的同款產(chǎn)品使用壽命只有 2 - 3 年。

“反導(dǎo)系統(tǒng)” 植入患者大腦，從每天24小時刺激如今只需５分鐘

迄今為止，國內(nèi)已經(jīng)有兩例癲癇患者在大腦中植入 “反導(dǎo)系統(tǒng)”。

首例植入閉環(huán)神經(jīng)刺激器的患者是一位 33 歲的女性，該患者具有長達(dá) 19 年的癲癇病史，平均每 1.5 天癲癇就會發(fā)作一次。

該癲癇患者做完 Epilcure 植入手術(shù)后效果明顯，各項體征指標(biāo)正常，已于４月 19 日順利出院。

朱君明向 DeepTech 表示，Epilcure 之所以被成為 “反導(dǎo)系統(tǒng)”，是因為它的作用原理與反導(dǎo)系統(tǒng)類似。

Epilcure 可以實時監(jiān)測并識別癲癇患者腦電，系統(tǒng)中的芯片一旦識別到癲癇發(fā)作，便會產(chǎn)生電刺激。

這就像一個反導(dǎo)系統(tǒng)，當(dāng)監(jiān)測到有導(dǎo)彈發(fā)射過來之時，自動激活的脈沖發(fā)生器會發(fā)射另一枚 “導(dǎo)彈” 將其 “摧毀”，對癲癇產(chǎn)生的異常導(dǎo)電進(jìn)行抑制。

Epilcure 的治療效果在第二例患者身上有更好的體現(xiàn)。

第二例患者是一位 15 歲的中學(xué)生，上學(xué)期間每月都會有 3 - 4 次的抽搐摔倒發(fā)作，還有每天 5 - 7 次一側(cè)上肢抽搐發(fā)作。每當(dāng)癲癇大發(fā)作時，就會全身抽搐并且摔倒。老師和父母都很擔(dān)心，后來被迫結(jié)束了其讀書生涯。

在做完 Epilcure 臨床手術(shù)之后，該患者如此頻繁的發(fā)病率就消失了。

“手術(shù)后，他由之前每天５-７次手抽搐變成了手輕微麻木，并且病情發(fā)作間隔時間很短，不超過１秒鐘抽搐就消失了。該患者日常生活逐漸回到了正軌，現(xiàn)在又可以繼續(xù)上學(xué)了。” 朱君明告訴 DeepTech。

朱君明告訴 DeepTech ，癲癇的常規(guī)病治療方法首先是吃藥，對于難治性癲癇，一部分可以通過迷走神經(jīng)刺激等手段來治療。

這種治療方式需要以 1 - 3 mA 、20 HZ、150 - 200 的脈寬對患者迷走神經(jīng)進(jìn)行 24 小時持續(xù)刺激。

這種治療方法點是一種開環(huán)式的刺激，患者癲癇發(fā)作時需要刺激，不發(fā)作時也需要刺激，長期以往患者就容易耐受，并且會有一定副作用。

如果有雙側(cè)海馬硬化或者癲癇位于運(yùn)動中樞，傳統(tǒng)切除式治療方式就起不到作用了。

閉環(huán)腦機(jī)接口神經(jīng)刺激系統(tǒng)的推出，對難治性癲癇診治領(lǐng)域是革命性的。美國長達(dá) 9 年的驗證，其療效優(yōu)于迷走神經(jīng)刺激、 DBS 等其他神經(jīng)調(diào)控手段。

“與 24 時不斷刺激的迷走神經(jīng)刺激療法相比，Epilcure 每天刺激時間不足 5 分鐘，在耗電量、反應(yīng)靈敏程度及其他各方面的效果更加，這是 Epilcure 在癲癇臨床應(yīng)用中最大的亮點?！?朱君明說。

他表示，6 月 23 日即將進(jìn)行 Epilcure 第三例手術(shù)。該患者也具備發(fā)病頻率高、影響工作和生活的共性。

目前，本次手術(shù)將對患者丘腦前核進(jìn)行閉環(huán)刺激，希望為該患者帶來更好的治療效果。

Epilcure 使用壽命長達(dá) 10 年之上，優(yōu)勢遠(yuǎn)勝美國同類產(chǎn)品

目前，市場上的腦機(jī)接口神經(jīng)刺激系統(tǒng)無法直接充電，能與 Epilcure 相媲美的美國閉環(huán)神經(jīng)刺激器采用的是 “埋入式電池”。

據(jù)悉，這是唯一一款通過 FDA 審批的美國閉環(huán)神經(jīng)刺激器，該款神經(jīng)刺激器需要更換電池續(xù)航，平均壽命僅有 2 - 3 年。

Epilcure 的優(yōu)勢是續(xù)航方面采用無線充電方式，充電２小時即可使用 1 周左右，使用壽命在１０年以上。該團(tuán)隊研發(fā)的 Epilcure 一個相當(dāng)于 2 - 3 個美國閉環(huán)神經(jīng)刺激器。

談及自主研發(fā)閉環(huán)腦機(jī)接口神經(jīng)刺激系統(tǒng)的原因，朱君明提到了 “兩個機(jī)緣”。

第一，浙江大學(xué)在合并之后，潘云鶴校長希望將浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究躋身國際一流。

擺在他們面前的難題是，單純做基礎(chǔ)研究根本無法與國際一流高校競爭，經(jīng)過激烈的討論之后，大家把目光移向了學(xué)科交叉，將計算機(jī)、信息自動化、醫(yī)學(xué)等結(jié)合起來成立了浙江大學(xué)求是高等研究院。

帶著浙江大學(xué)和潘云鶴校長的期許，浙江大學(xué)在 2006 年成立了腦機(jī)接口研究團(tuán)隊，將方向瞄準(zhǔn) “腦機(jī)接口”。

第二，2010 年，發(fā)現(xiàn)一款植入腦機(jī)接口神經(jīng)刺激產(chǎn)品還未上市，朱君明認(rèn)為該產(chǎn)品在未來有很大潛力?；貒?，他開始潛心研究如何將 Epilcure 應(yīng)用于臨床。之后，接連獲得國家 863 計劃、浙江省重大專項、浙江省重點研發(fā)計劃等項目支持。

功夫不負(fù)有心人，該團(tuán)隊潛心專研 10 余年，克服了重重困難，最終實現(xiàn)了由技術(shù)到產(chǎn)品，再到臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。

這款自主研發(fā)的腦機(jī)接口，彌補(bǔ)了癲癇患者雙側(cè)海馬硬化等無法通過傳統(tǒng)手術(shù)切除病灶的治療空白，對推動難治性癲癇臨床疾病的治療具有重大意義。

更高效更精準(zhǔn)刺激，積極探索Epilcure 應(yīng)用延展性

世上沒有完美的產(chǎn)品，一項新的醫(yī)療產(chǎn)品問世總有它的 AB 面。Epilcure 的優(yōu)勢顯而易見。但是，也會有部分患者擔(dān)心，Epilcure 是否有潛在的風(fēng)險或者隱患？

“將閉環(huán)腦機(jī)接口神經(jīng)刺激器植入癲癇患者大腦，簡單來說，就是在患者大腦內(nèi)放一個電極，發(fā)生并發(fā)癥的幾率小于 1%?！?朱君明說。

他表示，從目前兩例患者后期臨床檢測情況來看，手術(shù)效果令人滿意。但也不是完全沒有風(fēng)險，比如說導(dǎo)線段落硬件故障，但現(xiàn)在將刺激器放在頭部，發(fā)生風(fēng)險的幾率就會明顯減少。

那么，患者是否會產(chǎn)生排異反應(yīng)呢？朱君明認(rèn)為，這種情況一般發(fā)生在早期，由于該刺激器使用的鈦合金材質(zhì)，性質(zhì)比較穩(wěn)定，出現(xiàn)排異反應(yīng)的幾率比較小。

對于 Epilcure 未來發(fā)展的提升的空間，朱君明團(tuán)隊認(rèn)為有如下兩點：

第一，能耗更低、體積更小。目前，該閉環(huán)刺激器的采樣率僅有 500 HZ，他們希望記錄更高頻率腦電的同時耗更低，雖然 Epilcure 的體積（52 ｍｍ＊28 ｍｍ＊6.5 ｍｍ）比美國的小，但該團(tuán)隊希望，未來它的體積更小、重量更輕。

第二，效率更高、更精準(zhǔn)。從臨床醫(yī)學(xué)的角度，Epilcure 目前只有 2 根電極 4 個觸點，朱君明團(tuán)隊希望未來能達(dá)到 16 - 32 個觸點，以更精準(zhǔn)地預(yù)測。該團(tuán)隊目前初步證明 Epilcure 對癲癇發(fā)作的預(yù)警識別時間為 0.6ｓ，這比美國的預(yù)警時間更快。

朱君明認(rèn)為，對于一項新的研發(fā)成果，如何利用芯片更好更精準(zhǔn)地預(yù)警癲癇疾病發(fā)作，需要采集大量的顱內(nèi)腦電數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析再不斷調(diào)整。

這款設(shè)備可以無線調(diào)節(jié)患者的各種刺激參數(shù)、預(yù)警識別軟件不斷地更新，Epilcure 還有許多環(huán)節(jié)值得進(jìn)一步優(yōu)化。

“理論上，目前 Epilcure 是專門為癲癇領(lǐng)域設(shè)計的，未來有可能對其他神經(jīng)疾病的調(diào)控治療有幫助?！?朱君明說。

鑒于閉環(huán)腦機(jī)接口神經(jīng)刺激器前期的理論、實驗、數(shù)據(jù)比較成熟，也適合于臨床應(yīng)用。目前，商業(yè)轉(zhuǎn)化團(tuán)隊正在籌劃 Epilcure 大規(guī)模臨床試驗。

在市場拓展方面，該團(tuán)隊計劃以浙江為核心，當(dāng)前先聯(lián)系具有代表性的大型醫(yī)院做試點，然后向全國范圍輻射。

編輯：jq