浙大历时十年自主研发“反导系统”国内闭环脑机接口获重大进展

浙大历时十年自主研发“反导系统”国内闭环脑机接口获重大进展

大多数癫痫患者发病时，会突然大喊一声，随即摔倒口吐白沫，并全身抽搐，大约 10 - 20 秒之后会发生痉挛。

癫痫病经常性发作会导致智能记忆力等下降，全国约 1000 万 癫痫患者中，难治性癫痫占 20% - 30%，药物治疗、迷走神经刺激等传统治疗方法不佳的情况下，患者备受病痛折磨。

近日，由浙江大学脑机接口团队自主研发的首款闭环脑机接口神经刺激系统 —— 拥有中国自主知识产权的 Epilcure ，使癫痫患者燃起了 “重生” 的希望。

据了解，该团队自主研发的闭环脑机接口神经刺激器，与传统癫痫灶切除疗法相比，最大的特点是 “精准预测” 和 “闭环调控”，同时兼备不开颅、自动预警等优势。

值得关注的是，这款闭环脑机接口神经刺激系统在全球范围内有极大的竞争力，就产品的使用寿命而言，该款神经刺激系统可达 10 年以上，而美国通过 FDA 审批的同款产品使用寿命只有 2 - 3 年。

“反导系统” 植入患者大脑，从每天24小时刺激如今只需５分钟

迄今为止，国内已经有两例癫痫患者在大脑中植入 “反导系统”。

首例植入闭环神经刺激器的患者是一位 33 岁的女性，该患者具有长达 19 年的癫痫病史，平均每 1.5 天癫痫就会发作一次。

该癫痫患者做完 Epilcure 植入手术后效果明显，各项体征指标正常，已于４月 19 日顺利出院。

Epilcure 可以实时监测并识别癫痫患者脑电，系统中的芯片一旦识别到癫痫发作，便会产生电刺激。

这就像一个反导系统，当监测到有导弹发射过来之时，自动激活的脉冲发生器会发射另一枚 “导弹” 将其 “摧毁”，对癫痫产生的异常导电进行抑制。

Epilcure 的治疗效果在第二例患者身上有更好的体现。

第二例患者是一位 15 岁的中学生，上学期间每月都会有 3 - 4 次的抽搐摔倒发作，还有每天 5 - 7 次一侧上肢抽搐发作。每当癫痫大发作时，就会全身抽搐并且摔倒。老师和父母都很担心，后来被迫结束了其读书生涯。

在做完 Epilcure 临床手术之后，该患者如此频繁的发病率就消失了。

“手术后，他由之前每天５-７次手抽搐变成了手轻微麻木，并且病情发作间隔时间很短，不超过１秒钟抽搐就消失了。该患者日常生活逐渐回到了正轨，现在又可以继续上学了。” 朱君明告诉 DeepTech。

朱君明告诉 DeepTech ，癫痫的常规病治疗方法首先是吃药，对于难治性癫痫，一部分可以通过迷走神经刺激等手段来治疗。

这种治疗方式需要以 1 - 3 mA 、20 HZ、150 - 200 的脉宽对患者迷走神经进行 24 小时持续刺激。

这种治疗方法点是一种开环式的刺激，患者癫痫发作时需要刺激，不发作时也需要刺激，长期以往患者就容易耐受，并且会有一定副作用。

如果有双侧海马硬化或者癫痫位于运动中枢，传统切除式治疗方式就起不到作用了。

闭环脑机接口神经刺激系统的推出，对难治性癫痫诊治领域是革命性的。美国长达 9 年的验证，其疗效优于迷走神经刺激、 DBS 等其他神经调控手段。

“与 24 时不断刺激的迷走神经刺激疗法相比，Epilcure 每天刺激时间不足 5 分钟，在耗电量、反应灵敏程度及其他各方面的效果更加，这是 Epilcure 在癫痫临床应用中最大的亮点。” 朱君明说。

他表示，6 月 23 日即将进行 Epilcure 第三例手术。该患者也具备发病频率高、影响工作和生活的共性。

目前，本次手术将对患者丘脑前核进行闭环刺激，希望为该患者带来更好的治疗效果。

Epilcure 使用寿命长达 10 年之上，优势远胜美国同类产品

目前，市场上的脑机接口神经刺激系统无法直接充电，能与 Epilcure 相媲美的美国闭环神经刺激器采用的是 “埋入式电池”。

据悉，这是唯一一款通过 FDA 审批的美国闭环神经刺激器，该款神经刺激器需要更换电池续航，平均寿命仅有 2 - 3 年。

谈及自主研发闭环脑机接口神经刺激系统的原因，朱君明提到了 “两个机缘”。

第一，浙江大学在合并之后，潘云鹤校长希望将浙江大学医学领域的研究跻身国际一流。

摆在他们面前的难题是，单纯做基础研究根本无法与国际一流高校竞争，经过激烈的讨论之后，大家把目光移向了学科交叉，将计算机、信息自动化、医学等结合起来成立了浙江大学求是高等研究院。

带着浙江大学和潘云鹤校长的期许，浙江大学在 2006 年成立了脑机接口研究团队，将方向瞄准 “脑机接口”。

第二，2010 年，发现一款植入脑机接口神经刺激产品还未上市，朱君明认为该产品在未来有很大潜力。回国之后，他开始潜心研究如何将 Epilcure 应用于临床。之后，接连获得国家 863 计划、浙江省重大专项、浙江省重点研发计划等项目支持。

功夫不负有心人，该团队潜心专研 10 余年，克服了重重困难，最终实现了由技术到产品，再到临床应用的转化。

这款自主研发的脑机接口，弥补了癫痫患者双侧海马硬化等无法通过传统手术切除病灶的治疗空白，对推动难治性癫痫临床疾病的治疗具有重大意义。

更高效更精准刺激，积极探索Epilcure 应用延展性

世上没有完美的产品，一项新的医疗产品问世总有它的 AB 面。Epilcure 的优势显而易见。但是，也会有部分患者担心，Epilcure 是否有潜在的风险或者隐患？

“将闭环脑机接口神经刺激器植入癫痫患者大脑，简单来说，就是在患者大脑内放一个电极，发生并发症的几率小于 1%。” 朱君明说。

那么，患者是否会产生排异反应呢？朱君明认为，这种情况一般发生在早期，由于该刺激器使用的钛合金材质，性质比较稳定，出现排异反应的几率比较小。

对于 Epilcure 未来发展的提升的空间，朱君明团队认为有如下两点：

第一，能耗更低、体积更小。目前，该闭环刺激器的采样率仅有 500 HZ，他们希望记录更高频率脑电的同时耗更低，虽然 Epilcure 的体积（52 ｍｍ＊28 ｍｍ＊6.5 ｍｍ）比美国的小，但该团队希望，未来它的体积更小、重量更轻。

第二，效率更高、更精准。从临床医学的角度，Epilcure 目前只有 2 根电极 4 个触点，朱君明团队希望未来能达到 16 - 32 个触点，以更精准地预测。该团队目前初步证明 Epilcure 对癫痫发作的预警识别时间为 0.6ｓ，这比美国的预警时间更快。

朱君明认为，对于一项新的研发成果，如何利用芯片更好更精准地预警癫痫疾病发作，需要采集大量的颅内脑电数据，通过数据分析再不断调整。

这款设备可以无线调节患者的各种刺激参数、预警识别软件不断地更新，Epilcure 还有许多环节值得进一步优化。

“理论上，目前 Epilcure 是专门为癫痫领域设计的，未来有可能对其他神经疾病的调控治疗有帮助。” 朱君明说。

鉴于闭环脑机接口神经刺激器前期的理论、实验、数据比较成熟，也适合于临床应用。目前，商业转化团队正在筹划 Epilcure 大规模临床试验。

在市场拓展方面，该团队计划以浙江为核心，当前先联系具有代表性的大型医院做试点，然后向全国范围辐射。

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