2024-10-05
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脳と脊髄に電極チップを移植し、脳と脊髄の間に「神経バイパス」を構築するだけで、麻痺した患者が筋肉の独立した制御を取り戻し、下肢を立てて歩く機能を回復することが可能です。
10月5日、ザ・ペーパー（www.thepaper.cn）の記者は復丹大学から、復丹脳知能科学技術研究所とフーミンの若手教師チームが患者向けの新世代の埋め込み型脳脊髄インターフェースを開発したことを知った。脊髄損傷があります。最近では、関連プロジェクト「移植可能な脳脊髄インターフェースのための重要な技術とシステムの開発」が約1,400の応募の中から際立って2024年の全国破壊的技術革新コンペティションで優勝し、年末までに最初の臨床試験が開始される予定だ。 。
植入微创电极，瘫痪病人有望流畅行走
脳と末梢神経系をつなぐ「情報高速道路」が脊髄が損傷した場合、脳からの指示を筋肉に伝えることはできず、患者は独立して移動する能力を失います。作り方脊髄損傷致瘫患者恢复运动能力，一直以来是医学界重大难题。
不可逆的な神経損傷のため、脊髄損傷患者の治療法は限られています。近年まで、脊髄の硬膜外の電気刺激が神経筋活動を再活性化し、2023年に脊髄損傷後のモーターリハビリテーションを大幅に促進することが確認されています。脳脊髄界面では、脳の下肢の関連領域を脳脊髄の関連領域を電気的に刺激し、脳と脊髄の神経経路をつなぎ、四肢麻痺の患者が自律的に歩くことさえでき、脊髄損傷領域のシナプスを再構築することさえできます。刺激なしで歩く患者。
スイスチームは当初、脊髄損傷患者の機能的回復を達成するために脳脊髄界面の可能性を確認しましたが、脳の電気運動の解読、脊髄神経根のパーソナライズされた再構築、システム統合、臨床応用などの側面にはまだ多くの欠点があります。これらの問題に応じて、jiafuminチームは、「高精度、高スループット、高統合、および低レイテンシ」の特性を持つ新世代の脳脊髄インターフェイステクノロジーを開発しました。
如何精准刺激脊髓神经根，对下肢相应肌群进行交替激活，从而重建行走步态，是第一个核心挑战。この問題に対処するために、jiafumin のチームは、張江イメージング センターの 3t 磁気共鳴イメージング装置を使用して、複数のスキャン シーケンスを含むイメージング スキームを革新的に設計し、人工ラベルに基づいて脊髄神経根の構造を正確に捕捉する自動再構成アルゴリズム モデルを構築しました。腰仙部の特徴。関連データと生成された個別の脊髄神経根モデルは最近オープンソース化され、神経リハビリテーション分野の専門家が脊髄神経調節に関する基礎研究を実施するためのサポートを提供しています。
脊髄神経根画像の再構築の3dモデル。 本文图片均来源于“復旦大学「wechatアカウント
さらに、理想的なウォーキングプロセスでは、歩行のリアルタイム監視が必要な下肢姿勢の動きの結果に基づいて、脊髄の時空間刺激パラメーターのリアルタイムの最適化と調整が必要です。 jiafuminチームは、赤外線モーションキャプチャ、筋電図、慣性センサー、足底圧パッドなどのマルチモーダルテクノロジーを使用して、健康的な歩行とさまざまな異常な歩行データセットを構築し、アルゴリズムモデルを確立し、相互集団、交差モダリティ、および相互交差を達成します。 - 脳脊髄界面技術の基礎を築く連続的な歩行軌道高性能追跡のタイプ。
歩行軌道のマルチモーダルリアルタイム監視
既存の脳脊髄インターフェース ソリューションはマルチデバイス埋め込みモデルを採用しており、脳の左右の運動野に 2 つの eeg 取得デバイスを埋め込み、脊髄に脊髄刺激デバイスを 1 つ埋め込む必要があります。 jiafumin チームは、3 つのデバイスを 1 つの頭蓋埋め込み型マイクロデバイスに統合する「スリーインワン」システム設計プランを提案しました。これにより、患者の術後の傷が軽減されるだけでなく、収集と刺激の統合が可能になり、患者は次のことを行うことができます。独立して動きは閉ループで制御されます。このソリューションは、解読プロセスを体外から体内に移し、脳波信号収集の安定性と効率を向上させ、最終的には解読速度と刺激命令出力 100 ミリ秒を達成できます (通常の人の反応時間は約 200 ミリ秒)。 、つまり、将来的には、脊髄損傷のある患者は、より自然で滑らかな歩行歩行を持つことを意味します。
十年磨剑，面向世界难题“匍匐前进”
2010年から2020年にかけて、学術科のli lumingが率いるnational engineering research center for neuromodulation centerのコアメンバーの1人として、jia fuminは、私の国の第1世代の埋め込み可能な神経調節機器の研究開発と臨床変換に参加しました。アカデミックン・リー・リューミングのうち、彼は国際的な首创的变频脑起搏器を開発しました。私の国の神経調節産業の全体的なプロセスを「追跡」、「並列」に「リーディング」に目撃した人として、jia fuminは臨床的ニーズを科学的研究結果に変えることの困難を深く理解しています。
「人生で、あなたは困難で正しいことをすることを選択し、この概念に深く影響を受けたあなたの論文を書くべきです。」問題」、脊髄損傷患者に適用された過去の経験を変革することを望んでいます。
「2023年中国脊髄損傷者の生活の質と疾病負担に関する調査報告」によると、中国には脊髄損傷患者が374万人おり、毎年約9万人の新たな脊髄損傷患者が増加している。 “如果让瘫痪患者能站起来，这就是从0到1的突破。”然而，要突破这一重大难题绝非易事。 jiafumin氏は、脳脊椎インターフェース技術は基礎研究から臨床変革まで少なくとも10年はかかると予想しており、長期戦に備えている。
ミン・ジアフ教授
復丹大学脳知能科学技術研究所（以下「脳インスピレーション研究所」）は、国内の大学によって設立された脳科学および脳にインスピレーションを受けた最先端研究に関する横断的研究機関の一つであることを目的としています。主要な世界的な科学技術のフロンティアと国家戦略に直面して、脳と脳にインスピレーションを得た研究を実行します。 2020年、jiafuminは脳のような病院に加わり、独創的で自由な探求と多分野の横断的協力を促進する国際的な学術環境で研究を続けました。 「基本的な薬、人工知能、神経のイメージの方向にあるフダンの深い遺産は、私に大きな恩恵を受けました。」
指導教員選考会議では、生体医工学の2022年博士候補者であるliu jionghuiがjiafuminチームへの参加を選択し、チームの最初の学生となった。 「私は博士課程の間に社会にとって意味のあることを行い、その過程で自分自身の価値を実現したいと考えています。」 liu jionghui 氏は現在、主に脊髄神経根の mri 画像再構成、個別モデリング、および神経筋骨格モデルのシミュレーション計算を担当しており、患者に高い評価を提供しています。 - 受精神経根の構築とパーソナライズされた刺激プログラム。
2022级生物医学工程方向博士研究生刘炯晖加入加福民团队
从那时起，加福民带着一两个学生默默“鼓捣”脑脊接口，发展到现在，产学研团队已近三十人。他将这些年的研究历程称为“匍匐前进”，“远离外界声音，默默研究，直到看到瘫痪患者重新行走”。復丹宝山科学技術イノベーションセンターと脳研究所の強力な支援を受けて、賈富民は脳脊髄インターフェース研究室を積極的に設立し、主な研究方向は脊髄損傷患者の下肢歩行機能の回復と再構築です。これは、複数の適応症におけるアプリケーションの可能性を調査します。
過去 4 年間にわたり、チームは基礎研究、ソフトウェア開発、アルゴリズムの反復、実験検証などの作業を並行して実施し、現在、脊髄時空間刺激と脳脊髄インターフェースの主要技術の蓄積を最初に完了しました。そして、臨床応用に必要な条件を満たしている動物の概念の証明を達成しました。预计今年底，团队将与国内三甲医院相关专家合作开展首例临床试验。
次の段階では、jiafu minは、移植の主要な技術の製品開発と臨床的変換を完了する予定です。同時に、脊髄損傷患者向けの一連の新しい神経調節法と技術の開発を続けています。たとえば、ウェアラブルな神経調節装置の開発や軽度の症状のある患者向けのマルチモーダル運動監視システムなど、脊髄損傷患者の家族とその家族が大規模に。
長期的には、「オリジナルテクノロジーが世界にサービスを提供する」というビジョンにより、ジアフミンチームは、3種類のアクティブな植物性革新的な医療機器の開発を通じて、インテリジェントな脳脊髄界面の独立した知的財産システムを確立したいと考えています。世界中の脊髄損傷患者はその恩恵を受けることができます。
