소식

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뇌와 척수에 전극 칩을 이식하고 뇌와 척수 사이에 '신경 우회로'를 구축하는 것만으로 마비 환자가 독립적인 근육 조절 능력을 되찾고 하지의 서고 걷는 능력도 회복할 수 있다. .

10월 5일, the paper(www.thepaper.cn)의 한 기자는 푸단 뇌 영감 지능 과학 기술 연구소의 젊은 교사 팀과 fumin이 환자를 위한 차세대 이식형 뇌척수 인터페이스를 개발했다는 ​​소식을 푸단 대학교에서 알게 되었습니다. 척수손상 환자에게 서서 걸을 수 있는 희망을 주는 장비입니다. 최근에는 관련 프로젝트인 '이식형 뇌-척추 인터페이스 핵심 기술 및 시스템 개발'이 약 1,400여 개의 출품작 중 눈에 띄어 2024년 전국 파괴적 기술 혁신 대회에서 우승을 차지했으며, 2024년 말까지 첫 번째 임상시험이 진행될 예정이다. 년도.

최소 침습 전극 이식으로 마비 환자도 원활하게 걸을 수 있다

뇌와 말초신경계를 연결하는 '정보 고속도로'로서 척수가 손상되면 뇌의 지시가 근육에 전달되지 않아 환자는 독립적으로 움직일 수 있는 능력을 잃게 된다. 제조법척수 손상마비 환자의 운동 능력 회복은 의료계의 주요 과제였습니다.

신경 손상은 되돌릴 수 없기 때문에 현재 척수 손상 환자를 위한 치료법은 효과가 제한적입니다. 최근까지 척수의 경막외 전기 자극이 신경근 활동을 재활성화하고 척수 손상 후 운동 재활을 크게 촉진할 수 있다는 연구 결과가 확인되었습니다. 2023년 스위스 ecole polytechnique fédérale de lausanne의 grégoire courtine 박사 팀이 연구를 수행했습니다. 뇌척수 인터페이스에서 뇌 신호를 해독하고 척수 하지의 관련 부위를 전기적으로 자극하여 뇌와 척수의 신경 경로를 연결하여 사지 마비 환자가 자율적으로 걸을 수 있도록 하고 척수 손상 부위의 시냅스를 재구성합니다. 환자가 자극 없이 걸을 수 있도록 마비된 근육을 자발적으로 조절하는 능력.

스위스 연구팀은 처음에 척수 손상 환자의 기능 회복을 위한 뇌척수 인터페이스의 가능성을 검증했지만, 뇌 전기 운동 디코딩, 척수 신경 뿌리의 맞춤형 재구성, 시스템 통합 및 임상 적용과 같은 측면에서 여전히 많은 단점이 있습니다. 이러한 문제에 대응하여 jiafumin 팀은 "고정밀, 높은 처리량, 높은 통합 및 낮은 대기 시간"이라는 특성을 갖는 차세대 뇌-척추 인터페이스 기술의 연구 개발을 수행했습니다.

척추 신경 뿌리를 정확하게 자극하고 해당 하지의 근육 그룹을 교대로 활성화하여 보행 보행을 재구성하는 방법이 첫 번째 핵심 과제입니다. 이 문제를 해결하기 위해 jia fumin 팀은 zhangjiang imaging center의 3t 자기공명영상 장비를 사용하여 여러 스캐닝 시퀀스를 포함하는 영상 방식을 혁신적으로 설계하고 인공 라벨을 기반으로 자동화된 재구성 알고리즘 모델을 구축하여 척수 신경 뿌리 구조를 정확하게 포착했습니다. 요추분절의 특징. 관련 데이터와 생성된 개인별 척수 신경근 모델은 최근 오픈소스화돼 신경재활 분야 전문가들이 척수 신경조절에 대한 기초 연구를 수행할 수 있도록 지원하고 있다.

척수 신경 뿌리 이미지 재구성의 3d 모델. 본 글의 사진은 모두 "푸단대학교"위챗 공식 계정

또한, 이상적인 보행 과정은 하지 자세의 움직임 결과를 기반으로 척수 시공간 자극 매개변수의 실시간 최적화 및 조정이 필요하며, 이는 보행의 실시간 모니터링이 필요합니다. jiafumin 팀은 적외선 모션 캡처, 근전도 검사, 관성 센서 및 발바닥 압력 패드와 같은 다중 모드 기술을 사용하여 건강한 보행 및 다양한 비정상적인 보행 데이터 세트를 구축하고 알고리즘 모델을 구축하여 교차 모집단, 교차 양식 및 교차를 달성합니다. - 연속 보행 궤적 고성능 추적 유형으로 뇌-척추 인터페이스 기술의 기반을 마련합니다.

보행 궤적의 다중 모드 실시간 모니터링

기존 뇌-척추 인터페이스 솔루션은 뇌의 좌우 운동피질에 2개의 eeg 획득 장치를 이식하고 척수에 척수 자극 장치를 이식하는 다중 장치 이식 모델을 채택하고 있다. jiafumin 팀은 3개의 장치를 하나의 두개골 이식형 마이크로 장치에 통합하는 "3-in-1" 시스템 설계 계획을 제안했습니다. 이는 환자의 수술 후 상처를 줄일 뿐만 아니라 수집 및 자극을 통합하여 환자가 독립적으로 움직임은 폐쇄 루프에서 제어됩니다. 이 솔루션은 신체 외부의 디코딩 과정을 신체 내부로 전달하고 뇌파 신호 수집의 안정성과 효율성을 향상시켜 궁극적으로 100밀리초의 디코딩 속도와 자극 명령 출력을 달성할 수 있습니다. 정상인의 반응 시간은 약 200밀리초입니다. 이는 앞으로 척수손상 환자들이 더욱 자연스럽고 부드러운 보행을 하게 될 것이라는 의미이다.

10년 동안 칼을 갈며 세상의 문제에 맞서 "살아남"

2010년부터 2020년까지 li luming 학자가 이끄는 신경조절에 대한 국립 공학 연구 센터의 핵심 구성원 중 한 명인 jia fumin은 중국의 1세대 이식형 신경조절 장비의 연구 개발 및 임상 변혁에 참여했으며, 지도하에 li luming 학자의 그는 국제 최초로 가변 주파수 뇌 박동기를 개발하여 파킨슨병의 복잡한 증상을 조절하는 임상 문제를 해결했습니다. 중국 신경조절 산업의 "추적", "병렬", "선도" 전 과정을 목격한 사람으로서 jia fumin은 임상 요구를 과학적 연구 결과로 전환하는 데 따른 어려움을 깊이 이해하고 있습니다.

"인생에서 어렵고 옳은 일을 선택해야 하며, 조국에 대한 논문을 써야 한다." 이 개념에 깊은 영향을 받은 jia fumin은 "세계"이기도 한 뇌-척추 인터페이스 연구 분야로 관심을 돌렸습니다. 문제", 과거를 최전선으로 가져 오기를 희망합니다. 척수 손상 환자에게 적용되는 경험입니다.

'2023년 중국 척수 손상 환자의 삶의 질과 질병 부담에 관한 조사 보고서'에 따르면 중국의 척수 손상 환자는 374만 명에 달하며, 매년 약 9만 명의 새로운 척수 손상 환자가 추가되고 있는 것으로 나타났습니다. "마비 환자가 일어설 수 있다면 0에서 1로의 돌파구가 될 것입니다. 그러나 이 중대한 문제를 돌파하는 것은 쉽지 않습니다." jia fumin은 뇌-척추 인터페이스 기술이 기초 연구에서 임상 번역으로 넘어가는 데 최소 10년이 걸릴 것이라고 예측하고 장기적인 전투를 준비하고 있습니다.

자푸민 교수

복단대학교 뇌모방지능과학기술연구소(이하 '뇌모방연구소')는 국내 대학이 설립한 뇌과학 및 뇌모방 첨단 연구에 관한 최초의 교차 연구 기관 중 하나이다. 주요 글로벌 과학기술 개척지와 국가 전략에 맞서 뇌 및 뇌 기반 연구를 수행합니다. 뇌 기반 이론의 주요 혁신, 최첨단 기술 연구 및 응용 전환. 2020년 jia fumin은 brain institute에 정규직으로 합류하여 독창성, 자유로운 탐구 및 다학제간 협력을 장려하는 국제 학술 환경에서 연구를 계속 수행했습니다. jia fumin은 “저는 기초 의학, 인공 지능, 신경 영상 분야에서 푸단의 심오한 기반으로부터 많은 혜택을 받았습니다.”라고 말했습니다.

지도교수 선정 회의에서 2022년 생의학공학 박사과정생인 liu jionghui가 jiafumin 팀에 합류하기로 결정하고 팀의 첫 번째 학생이 되었습니다. "박사 과정에서 사회에 의미 있는 일을 하고 그 과정에서 나 자신의 가치를 깨닫고 싶습니다." liu jionghui는 현재 척수 신경 뿌리의 mri 영상 재구성, 개별화 모델링, 신경근골격 모델 시뮬레이션 계산을 주로 담당하고 있으며 환자에게 높은 수준의 정보를 제공하고 있습니다. - 정밀한 신경근 구축 및 개인별 자극 프로그램.

2022년 생의학공학 박사과정생 liu jionghui가 jiafumin 팀에 합류

그 이후로 jia fumin은 한두 명의 학생과 함께 조용히 뇌-척추 인터페이스를 "고정"해 왔으며 이제 산학연 팀은 거의 30명에 달합니다. 그는 수년에 걸친 자신의 연구 과정을 "앞으로 나아가는 것", "마비 환자가 다시 걷는 것을 볼 때까지 외부 소리를 멀리하고 조용히 공부하는 것"이라고 불렀습니다. fudan-baoshan 과학 기술 혁신 센터와 뇌 연구소의 강력한 지원을 받아 jia fumin은 뇌척수 인터페이스 실험실을 적극적으로 설립했습니다. 주요 연구 방향은 척수 손상 환자의 하지 보행 기능의 회복 및 재건입니다. 이를 기반으로 신경조절 기술을 다양한 적응증에 적용할 수 있는 가능성을 탐구합니다.

지난 4년간 기초 연구, 소프트웨어 개발, 알고리즘 반복, 실험 검증 등을 동시에 수행해 현재 척수 시공간 자극 및 뇌-척추 인터페이스 핵심 기술 축적을 완료했다. 임상 적용에 필요한 조건을 충족하는 동물에서의 개념 증명을 달성했습니다. 올해 말까지 국내 3차병원 관련 전문가들과 협력해 첫 임상시험을 진행할 것으로 예상된다.

다음 단계에서 jiafumin은 이식형 뇌척수 인터페이스용 핵심 기술의 제품 개발과 임상적 혁신을 완료할 계획입니다. 동시에 우리는 경증 증상이 있는 환자를 위한 웨어러블 신경조절 장비 및 다중 모드 동작 모니터링 시스템 개발 등 척수 손상 환자를 위한 일련의 새로운 신경조절 방법 및 기술을 지속적으로 개발하여 척수 손상 환자의 통증을 완화하고 있습니다. 척수손상 환자의 가족과 그 가족의 사회적 의료 부담이 커집니다.

장기적으로 jiafumin 팀은 "세계에 봉사하는 독창적인 기술"이라는 비전을 가지고 세 가지 유형의 능동형 이식형 혁신 의료 기기 개발을 통해 지능형 뇌-척추 인터페이스에 대한 독립적인 지적 재산 시스템을 구축하고자 합니다. 전 세계 수백만 명의 척수 손상 환자들이 이 혜택을 누릴 수 있습니다.