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實驗室動態

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西安交大醫工交叉取得新突破 高位截癱失語患者“說”出“心里話”

發布時間:2020-08-09

8月6日,二附院重癥醫學科聯合西安交大機械工程學院使用腦機接口(Brain-Computer Interface,BCI)技術,成功使一位高位截癱失語患者“說”出“你好”。

這位患者由于半個月前不慎從高處跌落,身體第5、第6頸椎脫位,導致高位脊髓受損。經過及時的手術治療,該患者頸椎已成功復位,但目前四肢功能尚未恢復,外加氣管切開狀態伴隨延髓麻痹,導致患者吞咽困難和言語障礙,只能通過眨眼(回答“是”或“否”)來向醫生表達自己的訴求。如何讓這樣的患者更好地表達自己的心聲?這一問題一直困擾著國內外ICU醫護人員。

近期,二附院重癥醫學科主任王小闖、副主任王崗,同機械工程學院教授徐光華就BCI技術在重癥患者中的應用進行充分論證,并針對該患者制定出個體化實施方案。隨后,王小闖在主管醫師與患者及其家屬充分溝通病情的基礎上,就BCI技術的安全性及可行性與患者及其家屬進一步溝通。在征得患者及其家屬同意后,徐光華團隊于8月6日上午帶著整套設備來到科室,用BCI技術幫助患者說出他的“心里話”。

在科室醫師趙玉杰和侯彥麗確認患者心電監護及氣道插管安全后,責任護士和徐光華團隊一起給患者帶上了腦電帽。徐光華反復檢查確保設備連接正常后,患者的第一次BCI測試正式開始,屏幕開始倒計時:5、4、3、2、1。在程序簡短的引導教學后,患者便可通過注視電腦屏幕“操控”設備。病床上的患者安靜地看著電腦屏幕上不斷跳動的字符,不一會兒屏幕上就跳出了“你好”兩個字。腦電帽采集到了患者的腦電信號,通過計算機的處理和分析,患者最終用BCI系統“說”出了“你好”。

BCI技術是一種利用各式電極采集大腦活動產生的生物電信號,并通過計算機對信號進行處理分析,解碼運動、視覺等信號,從而實現人機交互的技術。根據采集信號的方法不同,BCI系統可分為有創BCI和無創BCI。前者直接從大腦皮層表面采集腦電信號,需要通過手術植入芯片;而后者通過腦電帽等穿戴設備,從頭皮上采集腦電波信號,記錄腦電圖(Electroencephalogram,EEG)。EEG反應了大腦組織的電活動及大腦的功能狀態,通過對腦電圖的分析,可以探測和識別人的意圖,并據此可實現對外部設備的直接控制。

目前,BCI技術在教育、軍事、醫學等領域都有著非常廣泛的應用。在醫學領域,BCI可用于診斷腦部神經性疾病,預測和抑制癲癇的發病,可用于中風患者的康復訓練等。但在重癥醫學領域中,BCI的應用還比較有限。簡單的“你好”兩個字,代表了BCI技術在重癥患者中的應用邁出了一大步。BCI技術有望實現重癥患者和醫護及家屬的有效交流,切實反映患者病情變化,提高ICU患者診治療效,改善預后;同時也可及時反映患者訴求,實現ICU患者人文關懷的個體化及智能化。


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