“我的理想就是希望技術(shù)能服務(wù)于億萬患者，而這幾年的規(guī)劃，也是加快推動(dòng)國(guó)內(nèi)首個(gè)腦機(jī)康復(fù)機(jī)器人的臨床應(yīng)用，幫助到更多有需要的人。”西安臻泰智能科技有限公司創(chuàng)始人 & CEO 王浩沖告訴 DeepTech。

以腦機(jī)接口算法為核心技術(shù)，當(dāng)前臻泰智能的腦控康復(fù)機(jī)器人，已處于臨床試驗(yàn)階段，樣機(jī)已進(jìn)入注冊(cè)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，預(yù)計(jì)未來 1~2 年內(nèi)產(chǎn)品上市。

“之前傷筋動(dòng)骨 100 天，目前從我們的產(chǎn)品效果看，縮短了近 1/3 的治療時(shí)間。” 他表示。

今年 26 歲的王浩沖，已入選福布斯中國(guó) 2019 年 30 歲以下精英，是 iCAN 中國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)聯(lián)盟理事、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)康復(fù)分會(huì)會(huì)員、中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)康復(fù)治療專委會(huì)會(huì)員，曾獲得世界醫(yī)療機(jī)器人大賽中國(guó)區(qū)冠軍。

臻泰智能曾在 2018 年由聯(lián)想創(chuàng)投主辦的“中國(guó)有 AI ·聯(lián)想高校 AI 精英挑戰(zhàn)賽”全國(guó)總決賽上，與來自八大高校的十支頂尖隊(duì)伍經(jīng)過終極 PK，最終以“腦控康復(fù)機(jī)器人”項(xiàng)目贏得冠軍。2019 年獲得聯(lián)想創(chuàng)投天使投資，成為聯(lián)想創(chuàng)投在西北地區(qū)唯一的投資項(xiàng)目。

與此同時(shí)，臻泰智能于 2020 年 9 月入選奇績(jī)創(chuàng)業(yè)營(yíng)，成為陸奇博士在腦機(jī)接口賽道布局的又一亮點(diǎn)項(xiàng)目。

其團(tuán)隊(duì)作為國(guó)內(nèi)唯一的神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域企業(yè)入選美敦力、默克醫(yī)療創(chuàng)新加速器，并與默克正式簽署臨床合作項(xiàng)目，推動(dòng)腦機(jī)接口與神經(jīng)調(diào)控技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。

從 “學(xué)生” 走向 “創(chuàng)業(yè)”

本科讀機(jī)械工程專業(yè)的王浩沖，被保送到醫(yī)工交叉方面有較強(qiáng)研究積累的西安交大讀研，師從國(guó)家 863 項(xiàng)目首席專家、AI 醫(yī)療器械標(biāo)準(zhǔn)組專家徐光華教授，入學(xué)后他開始對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行研究，并主要參與腦機(jī)康復(fù)系統(tǒng)的研發(fā)。

其所研究的課題是國(guó)家腦科學(xué)計(jì)劃的一個(gè)重要方向 —— 腦重大疾病診療，研究所在腦卒中為代表的神經(jīng)性疾病腦機(jī)康復(fù)治療方面研究成果也以《腦卒中意念控制的主被動(dòng)運(yùn)動(dòng)康復(fù)技術(shù)》為題發(fā)表在 ROBOT 期刊。

通過三年的研究，他們的應(yīng)用算法已經(jīng)能夠精準(zhǔn)解碼腦電波信號(hào)，并通過智能機(jī)器人完成康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作。

對(duì)于王浩沖而言，求學(xué)期間最大的收獲就是，把自己的科學(xué)研究方向變成了一項(xiàng)事業(yè)，從學(xué)生走向了創(chuàng)業(yè)。

“我們?cè)?jīng)去過漸凍癥患者的家里，通過使用我們的腦機(jī)接口系統(tǒng)，可以幫助他們與外界腦電波打字溝通；在西京醫(yī)院康復(fù)科，也有一位 20 歲出頭的年輕人，由于后天事故導(dǎo)致的高位截癱，使用我們的產(chǎn)品去做康復(fù)，能夠提升他的康復(fù)效果。” 王浩沖告訴 DeepTech。

這給當(dāng)時(shí)的王浩沖帶來了極大的直觀沖擊與內(nèi)心觸動(dòng)，更讓他下定決心，將技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，幫助到更多有需要的人。

依托于西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院醫(yī)工交叉研究所孵化，2018 年臻泰智能正式注冊(cè)成立，成為國(guó)內(nèi)首批開展腦機(jī)康復(fù)機(jī)器人研究的創(chuàng)業(yè)公司。

腦機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域是剛需

王浩沖認(rèn)為，腦機(jī)接口產(chǎn)品目前以游戲、娛樂應(yīng)用體驗(yàn)為主，技術(shù)成熟度還不是很夠，但在醫(yī)療康復(fù)這個(gè)點(diǎn)上，卻是一個(gè)明確的剛需，且技術(shù)方案已日趨成熟。

尤其是我國(guó)作為現(xiàn)代社會(huì)快速發(fā)展的人口大國(guó)，意外事故和環(huán)境污染造成腦外傷、腦癱等腦損傷致殘人數(shù)可觀，隨著老齡化社會(huì)的來臨，腦中風(fēng)等成為運(yùn)動(dòng)障礙致殘的主要因素。

傳統(tǒng)康復(fù)治療方案除針灸理療、人工輔助外，以機(jī)械式康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人為主，主要是通過設(shè)備的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)患者肢體的運(yùn)動(dòng)從而進(jìn)行重復(fù)的動(dòng)作訓(xùn)練，這種方式被動(dòng)且單一。通過結(jié)合腦機(jī)接口，它就變成一個(gè)雙向的閉環(huán)反饋，所以是從被動(dòng)到主動(dòng)、單一到雙向的一種顯著的治療方式改進(jìn)。

圖 | 主被動(dòng)運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)通道重建

腦控康復(fù)機(jī)器人可以集視聽覺刺激、腦肌電運(yùn)動(dòng)感知、機(jī)械輔助驅(qū)動(dòng)、功能電刺激等為一體，利用輔助回路刺激實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)通道的神經(jīng)興奮易化重建，成為實(shí)現(xiàn)主被動(dòng)協(xié)同康復(fù)、神經(jīng)環(huán)路重建訓(xùn)練不可或缺的智能化支撐系統(tǒng)。

由于運(yùn)動(dòng)想象腦機(jī)接口需要強(qiáng)化訓(xùn)練，近年來，已經(jīng)有人嘗試將其他 EEG 特征用于機(jī)器人輔助康復(fù)。2015 年，Kwak 等提出了一種基于 SSVEP （穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位）的下肢外骨骼的控制系統(tǒng)。同年，西安交通大學(xué)徐光華團(tuán)隊(duì)提出了一種基于 SSMVEP 的下肢腦控康復(fù)機(jī)器人。

運(yùn)動(dòng)康復(fù)的本質(zhì)是神經(jīng)可塑性，腦機(jī)接口是主動(dòng)運(yùn)動(dòng)意圖檢測(cè)的關(guān)鍵，而反饋刺激是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)通道構(gòu)建的保障。基于此，臻泰智能團(tuán)隊(duì)獨(dú)創(chuàng)性提出 “視覺運(yùn)動(dòng)融合處理技術(shù)”，直觀來講，可以同時(shí)解讀眼睛所看和大腦所想的信息。通過這種信息融合，可以提高腦機(jī)接口系統(tǒng)的準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性。

研究原理在于，腦機(jī)接口需要一個(gè)刺激范式，從范式的形態(tài)來說，把傳統(tǒng)的光閃爍亮度刺激變成了一種視覺和運(yùn)動(dòng)的 “牛頓環(huán)” 協(xié)同刺激方式，并融入鏡像運(yùn)動(dòng)頻率刺激信息，從而使患者的自發(fā)運(yùn)動(dòng)意圖信號(hào)更強(qiáng)，解決了患者腦電信號(hào)微弱、個(gè)體差異性大的問題。

具體來說，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）構(gòu)建豐富刺激的康復(fù)訓(xùn)練場(chǎng)景對(duì)患者進(jìn)行目標(biāo)任務(wù)誘導(dǎo)，激發(fā)其主動(dòng)運(yùn)動(dòng)意圖；通過非植入式腦機(jī)接口采集設(shè)備獲取到腦電波信號(hào)，再通過算法來解碼神經(jīng)控制指令；最后將控制指令發(fā)送給康復(fù)機(jī)器人，機(jī)器人帶動(dòng)患者肢體實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)反饋，從而幫助患者實(shí)現(xiàn)腦控主被動(dòng)協(xié)同康復(fù)訓(xùn)練。

這種方式被稱作 “自上而下” 的康復(fù)手段。“腦機(jī)作為核心的控制系統(tǒng)，用 VR 場(chǎng)景去構(gòu)建沉浸感、真實(shí)感強(qiáng)的訓(xùn)練環(huán)境，通過機(jī)器人去實(shí)現(xiàn)控制反饋。這樣的閉環(huán)系統(tǒng)是未來康復(fù)機(jī)器人的重要發(fā)展方向。” 王浩沖表示。

在融合算法處理方面，通過視覺和運(yùn)動(dòng)兩個(gè)區(qū)域的關(guān)聯(lián)機(jī)制，把每次指令識(shí)別準(zhǔn)確率提升到了 90% 以上，平均 1 秒內(nèi)完成單次響應(yīng)。目前，這款康復(fù)機(jī)器人正在小批量地進(jìn)行臨床試驗(yàn)，將很快投入量產(chǎn)。

與馬斯克 Neuralink 的市場(chǎng)定位不同，侵入式腦機(jī)接口技術(shù)和產(chǎn)品主要解決的是重度患者的問題。臻泰智能的 “非植入式” 腦控康復(fù)機(jī)器人，目前針對(duì)的是更大部分可通過腦機(jī)技術(shù)去恢復(fù)認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)功能的患者，未來可以脫離訓(xùn)練設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自理。

以脊髓損傷高位截癱患者的康復(fù)治療方式為例，Neuralink 選擇開顱治療，而臻泰智能則是選用了無創(chuàng)腦機(jī)接口采集分析系統(tǒng)，依托自主研發(fā)的無線多通道、多級(jí)腦電信號(hào)放大器，共模抑制比可達(dá) 130dB，系統(tǒng)控制指令數(shù)達(dá) 80 余種，具備優(yōu)異的同頻消噪、偽跡去除等功能，更適合腦機(jī)接口系統(tǒng)在復(fù)雜場(chǎng)景下的應(yīng)用。

發(fā)布首款無線便攜式醫(yī)療級(jí)腦電頭帶

與此同時(shí)，針對(duì)焦慮、睡眠以及抑郁等大健康場(chǎng)景應(yīng)用，王浩沖帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，完全獨(dú)立自主研發(fā)了業(yè)內(nèi)首款無線便攜式醫(yī)療級(jí)腦電頭帶，該項(xiàng)目在上海國(guó)際養(yǎng)老、輔具及康復(fù)醫(yī)療博覽會(huì)（簡(jiǎn)稱 AID）上，獲上海民政局主辦的中國(guó)老年福祉產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽銀獎(jiǎng)。

“現(xiàn)在對(duì)于患者的康復(fù)有效率在 80% 以上，另外，不同患者腦部的受損區(qū)域和受損的程度不同，造成信號(hào)質(zhì)量差異，通過我們的算法，可以做一些動(dòng)態(tài)的自適應(yīng)調(diào)整，從而準(zhǔn)確地判斷出患者的信號(hào)特征。” 王浩沖告訴 DeepTech。

圖 | ZhenTec-NH1 腦電頭帶的腦電頻帶功率

ZhenTec-NH1 腦電頭帶兼容各種編程語言，提供全套集成支持服務(wù)，用戶可進(jìn)行二次開發(fā)。

在腦電監(jiān)測(cè)產(chǎn)品應(yīng)用方面，該產(chǎn)品可提供完善的睡眠腦電分析算法，用戶可進(jìn)行音樂輔助睡眠等產(chǎn)品的開發(fā)；同時(shí)，腦電頭帶可進(jìn)行快速情緒識(shí)別，也可應(yīng)用于抑郁、焦慮等精神狀況的檢測(cè)與輔助訓(xùn)練評(píng)估；針對(duì)阿爾茲海默癥的診斷治療應(yīng)用，通過腦電信號(hào)進(jìn)行認(rèn)知功能訓(xùn)練與評(píng)估，可改善患者狀況。

目前 BCI 已經(jīng)應(yīng)用于無創(chuàng)的生物反饋系統(tǒng)，它依賴于對(duì)大腦信號(hào)的快速處理，可從認(rèn)知、情緒管理，運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)的訓(xùn)練中直接實(shí)時(shí)獲取。

“腦機(jī)接口技術(shù)可以成為一種新型的數(shù)字療法，目前神經(jīng)性疾病化學(xué)藥物的作用非常有限，通過電子藥物，可以改進(jìn)神經(jīng)性疾病治療的現(xiàn)狀，是一種全新的解決方案。” 王浩沖表示。

臻泰智能在產(chǎn)品線布局方面，在醫(yī)院端是腦控智能康復(fù)機(jī)器人，未來更大的市場(chǎng)是社區(qū)和居家。針對(duì)產(chǎn)品的分級(jí)，做不同形態(tài)的腦控康復(fù)機(jī)器人，同時(shí)可為患者提供基于腦狀態(tài)評(píng)估的全周期精準(zhǔn)康復(fù)治療方案；在腦機(jī)的技術(shù)解決方案方面，主要從神經(jīng)康復(fù)切入，做神經(jīng)性疾病等相關(guān)的診療。

21 世紀(jì)是腦科學(xué)的時(shí)代，世界主要科技強(qiáng)國(guó)均啟動(dòng)了目標(biāo)宏大的 “腦計(jì)劃”。腦機(jī)接口技術(shù)涉及認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、生物技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、納米技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉，作為人機(jī)交互的新生一代，其未來發(fā)展可期，潛力無限。

原文標(biāo)題：西安交大團(tuán)隊(duì)研發(fā)，國(guó)內(nèi)首個(gè)腦機(jī)康復(fù)機(jī)器人即將上市，腦機(jī)接口技術(shù)將成為新型數(shù)字療法

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