讯界聚合2025年08月28日 13:21消息，我国自主研发脑机接口成功完成脑深部肿瘤边界精准定位临床试验。
近日，中国科学院空天信息创新研究院传感器技术全国重点实验室联合哈尔滨医科大学附属第一医院神经外科，成功开展“基于植入式微电极阵列的脑深部肿瘤边界精准定位”临床试验。这是全球首次将脑机接口技术应用于脑深部肿瘤术中边界精确定位，标志着我国自主研发的植入式临床脑机接口技术取得重大进展。该技术为神经外科提供了实时、高精度的“病灶导航”，有助于在精准切除肿瘤的同时最大限度地保护正常脑组织，提高患者术后神经功能的保留率和生活质量，具有重要的临床应用价值。
脑肿瘤边界精准识别：临床亟待突破的难题
神经胶质瘤、脑转移瘤等脑肿瘤具有高发病率、高致死率和高复发率的特点，由于其浸润性生长的特性，使得肿瘤组织与正常脑组织之间的边界难以清晰区分。因此，精准地识别病灶边界对于手术切除、放疗计划的制定以及预后评估都具有重要意义。 在当前医学技术不断进步的背景下，如何更准确地界定肿瘤边界仍是临床面临的重大挑战。这不仅关系到治疗效果，也直接影响患者的生存质量和长期预后。随着影像技术和人工智能在医疗领域的应用加深，未来有望在这一领域取得更大突破，为患者带来更有效的治疗方案。
哈尔滨医科大学附属第一医院神经外科主任史怀璋表示，目前临床上常用的术前检查手段，如MRI和CT，虽然能够大致确定肿瘤的位置，帮助定位病变区域并避开重要功能区，但无法实时反映手术过程中脑组织的动态变化，误差范围通常在5毫米到20毫米之间，尤其是在肿瘤切除后期，误差更为明显。此外，术中超声和黄荧光导航等技术也难以实现对正常脑组织功能区与肿瘤组织的实时、精确区分。尽管术中皮层脑电图（ECoG）电生理监测技术具有毫米级的分辨率，能够检测场电位信号，但尚无法达到单细胞水平的精准识别，同时存在一定的检测延迟。因此，医学界一直迫切需要一种能够在术中实时判断、精准识别的先进技术。
为脑肿瘤手术装上“精准导航”
该临床试验应用了中国科学院空天信息创新研究院自主研发的脑机接口微电极（NeuroDepth）以及多层次调控与高通量神经信号同步检测设备（AIRCAS-128）。
其中，NeuroDepth临床微电极主要基于微机电系统（MEMS）工艺和纳米功能材料技术，为新型高时空分辨、多位点的脑机接口神经探针，探针最长可达9.5厘米、厚度不超过0.2毫米（约为1根头发丝直径）、宽度可根据临床需要自主设计，空间分辨率达15微米，具有高韧性与生物安全性，可在全脑任意位置实现单细胞水平电活动原位动态微损伤检测，通过实时信号检测与特征识别来高精度识别肿瘤边界。AIRCAS-128神经信号检测仪相当于“信号解码器”，可以同步采集、分析海量神经信号，将电极捕捉的原始信号转化为精准的“病灶导航”，为肿瘤术中边界判断提供实时数据。
中国科学院空天信息创新研究院副研究员王蜜霞指出，NeuroDepth临床微电极能够实时捕捉单细胞水平的神经活动信号，其技术优势主要体现在三个方面。这一突破为神经科学的研究提供了更精准的工具，有助于深入理解大脑的工作机制。从当前科技发展的趋势来看，这种高精度的神经信号采集技术，不仅在基础研究中具有重要意义，在临床应用和脑机接口等领域也展现出广阔前景。随着相关技术的不断成熟，未来有望在疾病诊断、治疗以及智能设备开发等方面发挥更大作用。
一是探测范围更宽，突破了传统神经电极仅能监测脑部表层和浅层区域的限制，能够对包括脑表面、浅层以及深部在内的全脑任意部位进行检测。
二是定位精度更高，空间分辨率达15微米，能识别单个神经细胞的活动，为肿瘤边界判断提供了“微观尺度”的依据；
三是信息维度更加全面，不仅能够检测神经电信号，还能同步监测化学信号（如多巴胺、谷氨酸等神经递质），为准确区分肿瘤组织与正常组织提供了更丰富的参考依据。这一技术性能有助于早期发现病灶，并精准识别病灶边界，从而在确定脑肿瘤边缘、制定科学的手术方案中发挥关键作用，能够在保护大脑运动、语言和认知功能区域的同时，实现对恶性肿瘤的精确切除。
本次临床试验针对一位胶质瘤患者展开。该患者术前因脑肿瘤压迫，频繁出现语言混乱的症状。在临床试验中，医务人员结合影像数据，利用NeuroDepth临床微电极实时反馈的单细胞水平神经信号，成功精准识别了肿瘤边界，最终在最大程度保护功能区的前提下，实现了肿瘤的完整切除。术后，患者的语言表达变得清晰流畅，生活质量显著提升；同时，手术有效避免了新的神经功能损伤，为后续康复和治疗奠定了良好基础。 从医学发展的角度来看，此次手术的成功不仅体现了神经外科技术的进步，也展示了精准医疗在实际应用中的巨大潜力。通过实时监测神经信号，医生能够更准确地判断病变范围，从而在保证患者安全的前提下提高治疗效果。这种技术的应用，无疑为类似疾病的治疗提供了新的思路和方向。
NeuroDepth临床微电极的应用攻克了术中动态识别的难题，有望重新定义神经外科术中导航与精准切除的技术模式，为脑机接口领域医工交叉融合及临床转化应用提供了典范。
自2007年起，中国科学院空天信息创新研究院成功研发出一系列硬质与柔性植入式脑机接口神经微电极阵列及相关设备，在国际上首次实现从器件到系统的活体神经细胞原位双模同步、高通道、高时空分辨率的检测，为本次临床试验提供了坚实的技术支持。
中国科学院院士吴一戎表示，空天信息技术并不仅限于传统的航空航天领域，随着与微系统技术以及医学工程等领域的深度融合，展现出巨大的创新潜力。例如，高性能传感器、智能感知和神经接口等关键技术的协同进步，正在加快脑机接口等前沿技术的工程应用和临床转化。此次临床试验的成功实施，标志着脑机接口技术在迈向临床应用和产业化的道路上迈出了关键一步，为保障人民生命健康、增强国家科技实力提供了重要的科技支撑。
未来科研团队将联合医疗部门进一步拓展技术的应用范围，计划推动高精度脑机接口在视听觉功能重建方面的应用，帮助失明和失聪患者恢复感知能力；同时推进血管介入式脑机接口在卒中后康复、脑积水治疗等领域的临床实践，助力偏瘫患者恢复运动功能。
