康复(神经)工程

问题一:高带宽、安全脑机接口的开发和临床应用

问题概要:随着BCI技术从实验室走向临床应用,两个核心技术指标——高带宽和安全性——成为决定其成败的关键。

高带宽(High Bandwidth)指的是BCI系统实时传输和处理大量神经信息的能力。大脑的意图,尤其是对肢体的精细控制,是由数以万计的神经元协同放电编码的。要实现对机械手进行多自由度的、类似人手的灵巧操作,或解码出流畅、自然的语言,就必须从大脑皮层采集足够丰富和精细的神经信号 。高带宽意味着更高的通道数和采样率,能够提供更高的信息传输速率,从而实现更复杂、更直观、更无缝的人机交互体验 。对于神经康复而言,高带宽不仅提升了功能替代的性能,也为实现更精准的神经调控和更有效的神经可塑性引导提供了数据基础。  

安全性(Security)则是BCI技术临床转化不可逾越的红线。BCI直接与人类最核心的生物信息中枢——大脑——相连,其安全性问题具有前所未有的严肃性。这包括两个层面:物理安全与隐私安全。物理安全方面,侵入式BCI的植入手术本身存在风险,而更深远的威胁来自于网络攻击,即“脑劫持”。恶意行为者可能通过网络漏洞侵入BCI系统,干扰或控制用户的假肢,甚至直接向大脑发送有害的刺激信号,对用户造成身体伤害 。隐私安全方面,大脑信号包含了用户最深层的个人信息,如情绪、意图、记忆甚至潜意识偏好。未经授权的“  

详细内容请查阅:挑战性问题-脑机接口康复工程调研_V1.pdf

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问题二:康复机器人的柔性化与灵巧化

问题概要:

康复机器人的“柔性化”与“灵巧化”是实现更安全、更有效、更个性化神经康复治疗的必由之路。传统的刚性机器人因其固有的重量、体积、高刚度和安全性问题,在与人体交互时存在诸多限制,难以满足神经可塑性原理所要求的高强度、高重复性、任务导向的训练需求。柔性康复机器人,特别是采用柔顺材料和驱动器的软体机器人,通过模拟生物组织的机械特性,从根本上解决了人机交互的安全性和舒适性问题,使得将康复训练从临床环境延伸至家庭成为可能。

详细内容请查阅:挑战性问题-康复机器人柔性灵巧化研究_V1.pdf

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问题三:精准神经调控技术

问题概要:

精准神经调控是指利用先进技术手段,以高空间分辨率、高时间分辨率和细胞类型特异性,对神经系统的特定环路或细胞群进行靶向调节,从而恢复或优化其功能。目前有经颅磁刺激、经颅超声、时间干涉刺激等技术。这与传统的干预手段形成鲜明对比。例如,药物治疗通常作用于全身,缺乏靶点特异性;而早期的神经调控设备(如开环深部脑刺激)则以一种持续、静态的方式进行刺激,其作用机制往往不甚明确。

精准神经调控的精髓在于其“闭环”和“自适应”特性。系统能够实时“读取”患者的神经生理信号(即生物标志物),如脑电波、神经元放电或诱发电位,然后通过算法解码患者的意图或病理状态,并据此动态调整刺激参数(“写入”),形成一个智能化的治疗闭环。这种模式使得治疗从“一刀切”的方案,转变为真正意义上的个性化精准医疗。

详细内容请查阅:挑战性问题-精准神经调控调研报告_V1.pdf

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