[00069482]面向神经功能重建的脑机接口关键技术

　　1、项目基本情况运动功能障碍是脊髓损伤、脑卒中等疾病最严重的后遗症之一,不仅会给患者本人带来身体和心理的严重伤害,还会对整个社会造成巨大的经济负担。针对运动功能障碍的治疗和康复已成为当今医学界的一大课题。

　　合理有效地重建神经功能是运动功能患者康复的关键。传统的运动功能康复训练主要是通过患者的被动运动来实现肌力的恢复和神经通路的重建,缺少患者的主动参与,神经通路重建缓慢。新兴的以脑机接口(Brain Computer Interface, BCI)技术为基础的运动功能障碍康复手段考虑到患者运动想象(Motor Imagery, MI)意图和实际运动效果之间的功能耦合,更符合神经功能重建的理论要求,因而能够更快、更好地实现患者的恢复。如何正确理解和利用神经功能重建过程、搭建稳定高效的BCI辅助康复训练系统,帮助患者重塑神经功能,是运动功能障碍康复领域极具挑战的关键问题。近年来,包括申请人在内的相关学者提出各种各样的BCI康复系统应用于运动功能障碍康复研究中,但传统BCI的人机交互模式不够自然,无法充分调动患者的主动参与意图,无法实现运动功能障碍的高效康复治疗。

　　基于此,本项目从系统的角度综合分析脑-机-肌之间信息交互作用机制,开发一套高效BCI辅助康复训练系统:

　　首先,构建用于脑电特征表示的深度学习网络,研究有效的生物标记指标,为运动功能障碍的临床康复评定和治疗提供新的监测指标和康复指导。

　　进一步地,针对传统单一模态康复训练方法的内容单调枯燥,趣味性低,反馈方式单调,进而导致用户的积极性与参与感较低等问题,采用虚拟现实技术,设计包含MI意图的3D沉浸式视听交互游戏,联合实时同步的神经肌肉功能电刺激(FunctionalElectric Stimulation, FES)技术进行本体感觉反馈,搭建基于BCI FES VR的康复训练平台。

　　在此基础上,开展主动康复训练系统临床评价和关键技术验证,制订脊髓损伤后运动障碍康复干预指南,为研发先进舒适的运动功能康复与辅助系统提供基础支持。

　　本项目预期搭建相应脑机康复训练系统,完成多中心1500例患者的干预与评价的验证。同时,研究内容计划支撑发表高水平SCI/EI期刊论文20篇,申报专利20项,申请软|件著作权1项。

　　2、核心技术及指标：A.闭环脑机接口神经康复训练关键技术有效数据集扩大2倍、生物指标大于6个、运动意图分类识别准确率大于90%、运动意图识别时间小于2s。

　　B.高性能脑机接口康复训练平台集成放大器输入噪声110dB:康复训练游戏满足至少5种以上不同肢体部位的康复。

　　C.脑机接口康复训练系统临床测试与验证编制干预指南、完成多中心1500例患者的干预与评价的验证。

　　3、产业上下游情况介绍,项目效益分析本项目拥有多项自主知识产权,所研发的脑机接口核心技术打破国外的技术壁垒。

　　应用开发的脑机接口康复训练系统,在临床测试上完成多中心1500例患者的干预与评价验证,形成应用报告。本项目并编制脊髓损伤后运动障碍脑机接口康复的干预指南;所研发的康复系统在多家医疗机构中推广使用。

　　4、技术转化所需条件,如投资额度、场地大小、设备等项目技术转化投资额度大约在600万元,需要在200平方米左右的场地内进行而且需要具备美国Delsys表面肌电系统,澳大利亚Neuroscan的脑电检测及分析系统,上海傅里叶智能科技有限公司的上下肢外骨酷助行机器人,以上条件可确保课题的顺利完成。