脑机接口勤探索现代医疗谱新章

如果说科幻作品中有一项最常出现的、同时在现实中也最有可能实现的技术，毫无疑问就是人脑和机械体结合，从而获得强大的力量，而这，正是当前全球科学家火热研究的“脑机接口”技术。人类科技文明发展至今，科学家从未停止过对人脑的探索，然而大脑研究仍然是一个未知领域，随着生物工程科学、人工智能技术和纳米材料技术的发展，为人类探索大脑奥秘提供了一条新的道路。脑机接口是未来重要的发展趋势，已成为当前脑科学和人工智能领域最活跃的研究方向，它将成为最有可能在未来引导技术变革的前沿领域。

四川大学华西医院国家老年疾病临床医学研究中心特聘研究员江宁教授，他正是目前全球在“脑机接口”领域研究的领先者。他长期致力于现代医疗和人工智能相结合的技术研究，取得了多项世界级科研成果与荣誉，回国后致力于研发智能可穿戴设备，为老年人的健康保驾护航，一系列创新性科研成果将为中国脑计划研究进展、为建设健康中国的伟大事业做出重大贡献。

创新脑机接口造福万千患者

1998年，江宁毕业于西安交通大学信息与通信工程系，进入一家通信工程外企工作，但他心中始终怀有从事科研的梦想。2002年，他放弃高薪职位，出国远赴加拿大新布伦瑞克大学，攻读生物医学工程专业的硕士和博士学位，师从国际顶尖的生物肌电信号专家菲利普·A·派克和凯文·B·英格拉哈特教授，主要研究方向是生物电信号分析和控制。

硕博期间，江宁以出色的研究能力，开展肌电信号处理的研究，主要研究为从多通道表面肌电信号中提取出神经肌肉系统的控制信号，将其用于智能多功能假肢的控制，同时还通过对肌电信号的分析，为神经肌肉系统建模并监控运动肌肉疲劳。

2007年到2009年，江宁参与到美国国防部先进计划先进防务技术研究所的一系列项目中，其中有一项由约翰霍普金斯大学应用物理实验室牵头组建的研究团队，专门负责为伤残士兵研制假肢。在此项目中，江宁主要负责将截肢士兵的肌电信号提取出来，进行分析、解码，尝试通过这些信号去控制截肢士兵的四肢。在研究中，他首先提出了多通道表面肌电信号处理的框架和具体算法，打破了肌电信号控制假肢中，传统模式识别方法一次只能发出一个动作指令控制，使假肢动作无法做到流畅自然的缺陷。江宁提出了基于“神经肌肉协同”控制方法，并开发出了一套多通道表面肌电信号处理的框架和具体算法，该算法控制下的假肢，可通过手腕部肌电信号同时激活3个自由度，他的研究在肌电控制假肢领域开辟出了新的方向。

2010年，全球康复器械行业龙头企业德国奥托博克公司看到了江宁的研究成果，邀请他进入公司在德国杜德尔斯塔特的全球研发中心开展深度合作研发智能假肢，开发出了新一代多功能假肢（Michelangelo Hand，米开朗基罗手）的肌电控制系统。

2015年，江宁加入加拿大滑铁卢大学系统设计工程系，此后5年时间，他负责超过10余个加拿大联邦和安大略省科研项目和工业界合作研究开发项目。他带领团队针对脑机接口在中风运动功能康复的研究，通过可穿戴设备，引导偏瘫患者尝试瘫痪肢体的动作，并在他们的脑电信号中通过人工智能算法捕捉到相应的运动意识特征，进而驱动康复设备如电刺激器或康复机器人，从而帮助患者实现对残疾肢体运动控制，同时产生真实和正确的感觉反馈，令受损的脑区形成新的神经通路（即所谓的神经可塑性），最终帮助患者逐渐恢复肢体功能。

值得强调的是，该系列研究开发目的不是功能替代，而是通过反复人工意识和肢体运动，重塑“运动意识为因，感觉反馈为果”的运动感觉闭环。这种人工建立的闭环延迟需要短至500毫秒以内，就能明显提高神经可塑性的形成。天道酬勤、科研酬新，江宁带领团队创新研究脑机接口在中风运动功能康复，从2012到2017年连续六年被提名为BCI Award（全球只有10项研究被提名），在2014年荣获全球第三名，最后于2017年斩获全球第一名。他们开发出的超短延时非侵入式脑机接口，能在300毫秒内探测出人的运动意识，是目前世界上最先进的非侵入式智能康复系统的核心技术之一。

江宁表示，脑卒中患者偏瘫之后，半侧身体都没有或只有很弱的运动和感知功能，而他的研究就是为了让偏瘫患者重新具备运动和感知的功能。该项技术目前还没有实现临床的转化，为了让自己的研究成果转化投入实践应用，让普通残疾患者用上物美价廉的智能假肢，真正为人类造福。2021年1月，江宁毅然决然选择回国，他要将优质的医疗技术、优质的医疗资源，帮助更广泛的大众人群，助力推进“健康中国”战略需求。

智能穿戴设备守护老年健康

近年来，我国人口结构加速老龄化，老年人口占比迅速攀升，老年健康和老年疾病防治就成为了亟待解决的重大问题。在诸多老年人多发的疾病中，脑卒中等老年相关神经系统疾病的康复治疗一直是科研领域研究的重点，无数科研人员在扎入其中深研。

为了加强老年性疾病的临床研究，帮助提高老年性疾病的预防和诊断；加快推进老年医学重大疾病防控技术突破和医学成果转化推广应用，为健康中国建设提供有力保障，2016年，国家老年疾病临床医学研究中心（四川大学华西医院）获批成立，成为中国西部唯一的国家级老年疾病临床医学研究平台。2021年4月，江宁正式回国加入四川大学华西医院，让中心的科研实力再上了一层楼。

回国后的江宁，马上开展了研究工作，同时他还紧密结合华西医院的多个临床科室，包括康复科、骨科、神经外科、睡眠科、老年病科等，负责建立了华西医院智能可穿戴健康系统研究组，主要针对脑卒中、老年认知障碍等老年失能失智病患，开展以人工智能赋能康复器械、系统的研发。

2023年4月，江宁的中心实验室正式投入运行，在强有力的硬设施支撑，以及疫情开放的政策影响下，他对今后的工作拥有极大的信心，并制定了更加缜密的研究计划。他将继续聚焦在以人工智能控制的康复器械的研发上，力争在年内将相关成果转化为实用的临床器械。其中一个重要研发方向就是研发基于无创脑机接口的卒中主动康复治疗系统为积极推动康复医疗产业的发展竭力而行，为实现我国该方面技术的弯道超车笃行不怠。江宁表示，目前全球只有美国一家公司做了17例临床并拿到FDA认证，也是此类设备的第一个认证。而国内也有数家公司推出了类似产品，但技术路线与该款国外产品没有本质区别，仍处于一种跟踪的情况。因此，目前而言，国内还没有相关产品能在此方面有所突破。他们的目标之一就是竭尽所能推动研究成果落地，争取尽早获得NMPA和FDA的相关器械认证，服务于大众群体。

同时，针对我国老年人群失智如老年轻度认知障碍（MCI）的早筛需求，江宁带领团队进行人工智能方面的研究，，研发一种智能可穿戴设备。利用该设备，老年人可以在家里、养老院、基层医院测试自己身体数据，通过数据网络的传输，他们可在实验室对数据进行分析，对相关老年疾病进行早期筛查、干预和跟踪，而不是等到MCI转化成阿尔海默兹症才被发现，错过了早期干预的时机。在老年人群中，还有一种类似的、但认识度很低、而潜在发病率很高的失能疾病，叫肌少症，这是一种因全属性异常的骨骼肌量流失、肌肉力量和躯体功能下降而引起的综合征。江宁也将其作为团队的另一个研究重点，通过多模态可穿戴设备来进行肌少症的早筛，研发相关的智能可穿戴设备。通过佩戴老人多模态信号的分析，结合新一代医疗物联网技术，让远在千里之外的研究人员能及时了解他们的身体状况，早发现、早治疗。

领导人希望广大科学家和科技工作者肩负起历史责任，要求大家坚持“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”，不断向科学技术广度和深度进军。为此，目前江宁团队与中心董碧蓉教授等临床专家合作，通过脑机接口、多模态传感和人工智能等技术手段，对卒中、MCI、肌少症等老年性慢病在社区和家庭层面实现有效的早筛和监控，守护老年人健康，减轻此类疾病对我国医疗系统的负担，坚决开展工作，落实其中“面向人民生命健康”和“面向国家重大战略需求”的要求。

目前，江宁团队研发的智能可穿戴设备－臂环式的电生理监测设备已进入落地阶段，与心电图检测类似，但该设备不仅可供非标准体位的便捷测量，还能达到实时监测效果，轻便且充电后可用时长高达72小时。与市场上的带ECG测量功能的智能手表相比，该设备无需手交叉就可形成心电采集所需的闭环回路，且对健康质量和数据有更专业的保障。