人工智能与脑机接口技术推动卒中治疗新突破

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近年来,脑卒中发病率持续攀升,防治工作面临严峻挑战。在"世界卒中日"来临之际,本专题特邀医学专家为读者提供涵盖预防、治疗与康复的全方位指导,助力守护公众健康。

脑卒中,俗称"中风",是一种急性脑血管疾病,已成为我国居民主要致死致残因素之一。临床分为缺血性卒中与出血性卒中两大类,具有发病率高、复发率高、致残率高、死亡率高和经济负担重的显著特征,对患者家庭及社会造成沉重压力。

卒中突发时,患者健康状况急剧恶化,可能出现偏瘫、言语障碍、认知受损等症状,严重影响生活质量。面对这一严峻医疗挑战,科研人员持续探索更有效的治疗方案,人工智能、脑机接口等前沿技术正成为挽救生命的重要力量。新技术的深入应用,为卒中患者带来了新的希望。

一、“AI医生”为抢救争分夺秒

"时间就是大脑",抢救卒中患者是一场与时间的赛跑。研究表明,每延误一分钟,患者大脑将损失约190万个神经细胞。救治时机的把握至关重要。

《中国脑卒中防治报告2021》显示,我国每年新发卒中病例中,缺血性卒中约占八成。这类患者能否在"黄金时间窗"内接受溶栓或取栓治疗,直接决定预后效果。对出血性卒中患者而言,则需要快速控制出血、降低颅压,阻止病情进展。医学共识表明,干预越及时,脑组织损伤越小,治疗效果越理想,患者恢复正常生活的可能性越大。

"人工智能技术能够为缺血性卒中患者争取宝贵救治时间,在这场生命竞速中展现出革命性力量。"首都医科大学附属北京天坛医院神经病学中心主任医师郑华光表示,基于AI的医学影像识别和决策系统不仅具备精准读片能力,加速诊断进程,还能辅助医生制定更个性化的治疗方案。

在该院急诊科,一套集成于影像系统的急性卒中智能决策平台发挥着重要作用。当患者完成检查后,系统需处理上千张影像资料,而"AI医生"仅需数分钟即可生成分析报告,为临床决策提供有力支持。

"AI技术还能快速识别缺血半暗带,即尚可挽救的脑组织区域,为医生提供更精确的决策依据,使功能受损但结构尚存的大脑细胞得到及时救治,有效延长部分患者的黄金治疗期。"郑华光补充道。

在该智能平台辅助下,2024年北京天坛医院王拥军教授团队成功将大血管闭塞卒中患者的溶栓时间窗从国际通行的4.5小时延长至24小时。这一成果不仅改写了临床指南,更被国际专家评价为"卒中领域的重大突破",标志着我国在卒中智能诊疗领域达到世界领先水平。

"在患者功能评估和康复管理方面,AI技术同样展现出独特价值。"中国卒中学会医疗质量管理与促进分会副主任委员倪俊指出,北京协和医院整合了基于计算机视觉的运动功能分析系统、眼动追踪技术及AI认知评估工具,能够无创、精准地采集患者运动功能、眼球活动及认知状况的微观数据,为制定个性化康复方案提供依据。针对卒中康复的长期性特点,该院还开发了配套移动应用,将院内康复方案延伸至家庭环境,有效解决出院患者康复支持不足的难题。

两位专家均强调,我国地域广阔,医疗资源分布不均,卒中诊疗水平存在地区差异。随着AI技术的持续发展和普及,有望打破地域限制,推动诊疗服务的标准化和均质化。但他们同时指出,现阶段AI主要发挥辅助作用,最终临床决策仍需医生综合评估患者情况。AI不是要取代医生,而是帮助医生更科学、高效、安全地救治患者。

二、脑机接口让患者重获行动能力

通过"意念控制",偏瘫患者能够运用患侧肢体完成握手、饮水等动作,甚至借助外骨骼设备实现行走。这些以往只存在于科幻中的场景,正在脑机接口技术的推动下逐步成为现实。

北京天坛医院院长助理李子孝教授介绍,脑机接口作为革命性的人机交互技术,分为侵入式、非侵入式和半侵入式三类。该技术通过电极采集大脑神经信号,经外部设备解码后识别使用者的运动意图,再将指令传输至瘫痪肢体或辅助装置,建立"意念控制动作"的完整通路,帮助失能患者重获运动功能。

"这对卒中康复具有里程碑意义。"倪俊教授表示,脑机接口可帮助瘫痪患者重新激活受损的运动皮层,促进肢体功能恢复。特别是对传统康复治疗效果有限的患者,该技术为唤醒"休眠神经网络"提供了新途径。

近期,我国在脑机接口临床研究领域接连取得重要进展。

由北京脑科学与类脑研究所等机构联合研发的高性能侵入式脑机系统"北脑一号",已在多家医院完成多例临床植入手术。该系统不仅服务于卒中患者,还惠及脊髓损伤、渐冻症等患者群体,在机械臂控制、中文语句解码及运动功能康复等方面实现多项突破。

今年5月,国内首个脑机接口临床与转化病房在北京天坛医院正式启用,标志着该项技术从实验室向临床医疗迈出关键一步。目前该病房已承担"北脑一号"系统的临床试验任务,加速技术成果转化。

李子孝教授指出,脑机接口技术要大规模应用于卒中临床治疗仍面临挑战。倪俊教授也坦言,当前技术存在信号稳定性不足、个体差异显著、设备复杂昂贵等问题,且缺乏大样本临床研究数据,这些都是技术推广需要克服的障碍。

对此,专家建议未来应加强医工交叉合作,深化脑科学基础研究,推进生物相容性材料开发,促进设备向小型化、可穿戴化方向发展。同时需尽快建立脑机接口临床应用的技术标准和伦理规范,以审慎而积极的态度推动技术转化。

"除AI和脑机接口外,多项新兴技术正在为卒中患者带来新希望。"郑华光教授举例,如纳米机器人取栓、智能可穿戴设备监测、数字孪生技术构建"数字大脑"等。

"未来,卒中防治将进入'多技术融合与精准干预'的新阶段。"倪俊教授充满信心地表示。

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