沈剑虹

肢体运动功能障碍是脊髓损伤、脑卒中等疾病的常见后遗症，导致患者无法独立完成进食、穿衣、洗漱、行走等日常活动，给个人、家庭与社会带来沉重负担。临床常规康复以物理治疗、作业治疗、神经肌肉电刺激等为主，依赖残留神经通路进行功能代偿，但对完全性损伤或病程较长的患者的中枢神经通路重建作用有限。脑机接口技术的兴起，为这一困境提供了全新的解决路径。

▊脑机接口的基本原理与分类

脑机接口通过采集、解码大脑运动皮层神经信号，将运动意图转化为可执行的控制指令，绕过受损的脊髓或脑传导通路，驱动仿生手、外骨骼等设备执行需要完成的动作，形成“意念-动作-感觉反馈”的闭环通路。经过长时程的反复训练，可有效激活神经可塑性，实现运动功能的重建与代偿。

就技术分类而言，脑机接口有非侵入式、半侵入式、侵入式三种。非侵入式脑机接口率先应用于康复科，通过穿戴设备采集头皮脑电，具有无创、安全、操作简便、成本较低等优势，但信号信噪比低、解码精度有限，难以实现复杂精细动作控制。半侵入式脑机接口采用硬膜外或硬膜下电极，或通过血管介入将电极贴附于脑血管内壁采集皮层脑电信号，创伤较小、信号稳定性强，兼顾安全性与解码精度。侵入式脑机接口则通过皮层内电极阵列直接采集神经元放电信号，信号分辨率高、延时极低，可精准解码抓握、伸展、捏持等精细动作意图，用于前沿脑机接口技术研发，但胶质增生可能导致远期信号分辨率降低。

▊半侵入式脑机接口的临床研究与应用

脑机接口研究涉及运动控制、语言解码、视觉重建、神经调控；疾病治疗涵盖脑卒中、脊髓损伤、帕金森病、癫痫、意识障碍、轻度认知功能障碍、后天致盲、语言障碍等。就运动功能损伤的患者而言，需根据患者损伤程度、康复目标与身体状况选择适配技术类型。其中，半侵入式脑机接口因兼顾安全性与信号质量，成为面向重症运动障碍患者临床转化的理想路径。

临床研究：一项前瞻性、多中心、单组设计的临床研究，对半侵入式脑机接口用于四肢瘫痪患者的安全性和有效性进行了评价。研究纳入18岁及以上，由颈段脊髓损伤导致的四肢瘫痪，病程1年以上，脊髓损伤已进入平台期，上肢粗大运动功能有一定保留，但手指无法完成抓握功能的患者。通过立体定向技术和电生理验证将皮层电极固定于患者皮层手区的硬脑膜表面，脑电采集刺激系统固定于颅骨和头皮之间。术后1个月后开机，患者穿戴头部感应器及气动手套，按运动程序进行训练，程序根据完成情况进行反馈。多次训练后，患者可通过气动手套完成运动想象中想要完成的抓握等动作。

典型病例：男，55岁，车祸致C4~8脊髓损伤，曾接受颈椎前路C6/C7椎间盘切除椎体间植骨融合术，病程11.4年；入组时四肢瘫痪，可靠坐，二便功能障碍；术前脊髓损伤美国脊柱损伤协会（ASIA）评级A级，上肢动作研究量表（ARAT）评分左手抓握6分、右手抓握1分、左手总分15分、右手总分4分。选定采集右侧手区脑电改善左手抓握功能，于2025年7月2日手术，术后1周测试脑电信号采集满意；术后出现切口皮下积液，后自行吸收；7月30日开机，开机1周后完成气动手套辅助下抓握动作，训练1个月后无辅具下完成木球抓握及摆放，训练2个月后可重复完成从抓取葡萄到送入口中的全程动作。该患者颈髓损伤后病程长达11.4年，接受过长时间的康复训练，脊髓损伤评级为完全性损伤，常规的康复治疗已不能带来更多的改善。植入脑部采集刺激系统后，患者可通过气动手套完成抓握动作，说明系统可成功采集脑电并正确解码运动意图，实现从意念到动作的脑机接口功能；训练2个月后，手部抓握功能得到跨越式的改善，脱离手套后仍可完成对物体的抓握、摆放和举升，说明脑机接口不仅可以实现意念对辅具的控制，更具有重要的运动康复价值。

▊脑机接口促进运动康复的神经机制

脑机接口与运动康复的结合，是其区别于普通辅助器具的重要特点。其核心在于绕过受损的脊髓或脑传导通路，不依赖外周神经和肌肉，建立中枢神经系统与外周设备的直接连接，即所谓神经搭桥。手术完成并不意味着治疗结束，而是康复训练的开始。患者需要在反复训练中学习如何稳定地产生特定运动意图，系统也需不断校准解码模型，使输出结果更加准确、稳定。外部设备或刺激系统在接收到指令后，帮助患者完成抓握、释放、移动物体等动作。

基于运动想象的脑机接口技术结合视觉、听觉、本体感觉和认知活动，通过长时程的多感官刺激相互作用，患者逐渐形成“意图-反馈-再调整”的闭环过程。根据赫布法则，反复共同激活的神经元连接可能逐渐增强，而从长期效应看，突触效能的长时程增强、新蛋白合成、基因转录以及新突触形成，均可能参与神经重塑过程。因此，脑机接口不仅具有即时辅助完成动作的功能，更可在长期训练中促进运动控制能力的实质性改善。

▊脑机接口发展现状及未来展望

脑机接口已被列为国家未来产业重点方向，医疗器械审评审批创新通道开通、临床应用标准逐步建立、医疗服务价格立项推进，推动着技术从科研阶段快速走向临床应用，惠及更多重症运动障碍患者。国内“植入式脑机接口手部运动功能代偿”系统已完成注册，“北脑一号”“超柔性微创植入式脑机接口系统”等设备进入临床试验阶段，采用柔性电极、无线供能、高通量信号采集与实时解码技术，可稳定实现意念控制抓握、喝水、写字等动作，以及对外部电子设备的操控。多中心临床数据证实，系统长期安全性与有效性达标，部分患者脱离设备后仍保留部分运动功能，实现神经修复与功能代偿双重获益。

当前脑机接口研究也存在着诸多挑战，如植入电极易受脑组织胶质增生影响，长期使用解码精度下降，需优化材料与设计；创伤与精度难以平衡；算法泛化能力较弱，自适应算法有待完善；设备与手术成本较高，医保覆盖不足，基层医疗机构难以普及；临床标准不统一，康复方案、评估体系、疗效判定缺乏行业规范，不利于多中心研究与规模化推广。未来随着材料科学、人工智能、微创技术的持续突破，以及临床评估与康复体系的不断完善，脑机接口将成为神经康复的标准方案，帮助更多肢体运动障碍患者回归家庭与社会。