西安交大团队研发，国内首个脑机康复机器人即将上市，脑机接口技术将成为新型数字疗法

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“我的理想就是希望技术能服务于亿万患者，而这几年的规划，也是加快推动国内首个脑机康复机器人的临床应用，帮助到更多有需要的人。”西安臻泰智能科技有限公司创始人 & CEO 王浩冲告诉 DeepTech。

以脑机接口算法为核心技术，当前臻泰智能的脑控康复机器人，已处于临床试验阶段，样机已进入注册检验环节，预计未来 1~2 年内产品上市。

“之前伤筋动骨 100 天，目前从我们的产品效果看，缩短了近 1/3 的治疗时间。” 他表示。

今年 26 岁的王浩冲，已入选福布斯中国 2019 年 30 岁以下精英，是 iCAN 中国创新创业联盟理事、中国生物医学工程学会康复分会会员、中国康复医学会康复治疗专委会会员，曾获得世界医疗机器人大赛中国区冠军。

图 | （中间：臻泰智能CEO王浩冲、左一：联合创始人史改革、右一：合伙人韩丞丞博士）

臻泰智能曾在 2018 年由联想创投主办的“中国有 AI ·联想高校 AI 精英挑战赛”全国总决赛上，与来自八大高校的十支顶尖队伍经过终极 PK，最终以“脑控康复机器人”项目赢得冠军。2019 年获得联想创投天使投资，成为联想创投在西北地区唯一的投资项目。

与此同时，臻泰智能于 2020 年 9 月入选奇绩创业营，成为陆奇博士在脑机接口赛道布局的又一亮点项目。

其团队作为国内唯一的神经康复领域企业入选美敦力、默克医疗创新加速器，并与默克正式签署临床合作项目，推动脑机接口与神经调控技术的研发应用。

从 “学生” 走向 “创业”

本科读机械工程专业的王浩冲，被保送到医工交叉方面有较强研究积累的西安交大读研，师从国家 863 项目首席专家、AI 医疗器械标准组专家徐光华教授，入学后他开始对脑机接口技术及应用进行研究，并主要参与脑机康复系统的研发。

其所研究的课题是国家脑科学计划的一个重要方向 —— 脑重大疾病诊疗，研究所在脑卒中为代表的神经性疾病脑机康复治疗方面研究成果也以《脑卒中意念控制的主被动运动康复技术》为题发表在 ROBOT 期刊。

通过三年的研究，他们的应用算法已经能够精准解码脑电波信号，并通过智能机器人完成康复训练动作。

图 | 臻泰智能 CEO 王浩冲

对于王浩冲而言，求学期间最大的收获就是，把自己的科学研究方向变成了一项事业，从学生走向了创业。

“我们曾经去过渐冻症患者的家里，通过使用我们的脑机接口系统，可以帮助他们与外界脑电波打字沟通；在西京医院康复科，也有一位 20 岁出头的年轻人，由于后天事故导致的高位截瘫，使用我们的产品去做康复，能够提升他的康复效果。” 王浩冲告诉 DeepTech。

这给当时的王浩冲带来了极大的直观冲击与内心触动，更让他下定决心，将技术转化为产品，帮助到更多有需要的人。

依托于西安交通大学机械工程学院医工交叉研究所孵化，2018 年臻泰智能正式注册成立，成为国内首批开展脑机康复机器人研究的创业公司。

脑机接口技术在医疗康复领域是刚需

王浩冲认为，脑机接口产品目前以游戏、娱乐应用体验为主，技术成熟度还不是很够，但在医疗康复这个点上，却是一个明确的刚需，且技术方案已日趋成熟。

尤其是我国作为现代社会快速发展的人口大国，意外事故和环境污染造成脑外伤、脑瘫等脑损伤致残人数可观，随着老龄化社会的来临，脑中风等成为运动障碍致残的主要因素。

传统康复治疗方案除针灸理疗、人工辅助外，以机械式康复训练机器人为主，主要是通过设备的运动，带动患者肢体的运动从而进行重复的动作训练，这种方式被动且单一。通过结合脑机接口，它就变成一个双向的闭环反馈，所以是从被动到主动、单一到双向的一种显著的治疗方式改进。

图 | 主被动运动康复训练与运动神经通道重建

脑控康复机器人可以集视听觉刺激、脑肌电运动感知、机械辅助驱动、功能电刺激等为一体，利用辅助回路刺激实现运动神经通道的神经兴奋易化重建，成为实现主被动协同康复、神经环路重建训练不可或缺的智能化支撑系统。

图 | ZhenTec-NT1 无线多通道脑机接口采集分析系统

由于运动想象脑机接口需要强化训练，近年来，已经有人尝试将其他 EEG 特征用于机器人辅助康复。2015 年，Kwak 等提出了一种基于 SSVEP （稳态视觉诱发电位）的下肢外骨骼的控制系统。同年，西安交通大学徐光华团队提出了一种基于 SSMVEP 的下肢脑控康复机器人。

运动康复的本质是神经可塑性，脑机接口是主动运动意图检测的关键，而反馈刺激是运动神经通道构建的保障。基于此，臻泰智能团队独创性提出 “视觉运动融合处理技术”，直观来讲，可以同时解读眼睛所看和大脑所想的信息。通过这种信息融合，可以提高脑机接口系统的准确率和稳定性。

研究原理在于，脑机接口需要一个刺激范式，从范式的形态来说，把传统的光闪烁亮度刺激变成了一种视觉和运动的 “牛顿环” 协同刺激方式，并融入镜像运动频率刺激信息，从而使患者的自发运动意图信号更强，解决了患者脑电信号微弱、个体差异性大的问题。

具体来说，利用虚拟现实技术（VR）构建丰富刺激的康复训练场景对患者进行目标任务诱导，激发其主动运动意图；通过非植入式脑机接口采集设备获取到脑电波信号，再通过算法来解码神经控制指令；最后将控制指令发送给康复机器人，机器人带动患者肢体实现运动反馈，从而帮助患者实现脑控主被动协同康复训练。

这种方式被称作 “自上而下” 的康复手段。“脑机作为核心的控制系统，用 VR 场景去构建沉浸感、真实感强的训练环境，通过机器人去实现控制反馈。这样的闭环系统是未来康复机器人的重要发展方向。” 王浩冲表示。

在融合算法处理方面，通过视觉和运动两个区域的关联机制，把每次指令识别准确率提升到了 90% 以上，平均 1 秒内完成单次响应。目前，这款康复机器人正在小批量地进行临床试验，将很快投入量产。

与马斯克 Neuralink 的市场定位不同，侵入式脑机接口技术和产品主要解决的是重度患者的问题。臻泰智能的 “非植入式” 脑控康复机器人，目前针对的是更大部分可通过脑机技术去恢复认知和运动神经功能的患者，未来可以脱离训练设备，实现自理。

以脊髓损伤高位截瘫患者的康复治疗方式为例，Neuralink 选择开颅治疗，而臻泰智能则是选用了无创脑机接口采集分析系统，依托自主研发的无线多通道、多级脑电信号放大器，共模抑制比可达 130dB，系统控制指令数达 80 余种，具备优异的同频消噪、伪迹去除等功能，更适合脑机接口系统在复杂场景下的应用。

发布首款无线便携式医疗级脑电头带

与此同时，针对焦虑、睡眠以及抑郁等大健康场景应用，王浩冲带领团队，完全独立自主研发了业内首款无线便携式医疗级脑电头带，该项目在上海国际养老、辅具及康复医疗博览会（简称 AID）上，获上海民政局主办的中国老年福祉产品设计大赛银奖。

图 | 无线便携式医疗级脑电头带

“现在对于患者的康复有效率在 80% 以上，另外，不同患者脑部的受损区域和受损的程度不同，造成信号质量差异，通过我们的算法，可以做一些动态的自适应调整，从而准确地判断出患者的信号特征。” 王浩冲告诉 DeepTech。

图 | ZhenTec-NH1 脑电头带的脑电频带功率

ZhenTec-NH1 脑电头带兼容各种编程语言，提供全套集成支持服务，用户可进行二次开发。

在脑电监测产品应用方面，该产品可提供完善的睡眠脑电分析算法，用户可进行音乐辅助睡眠等产品的开发；同时，脑电头带可进行快速情绪识别，也可应用于抑郁、焦虑等精神状况的检测与辅助训练评估；针对阿尔兹海默症的诊断治疗应用，通过脑电信号进行认知功能训练与评估，可改善患者状况。

目前 BCI 已经应用于无创的生物反馈系统，它依赖于对大脑信号的快速处理，可从认知、情绪管理，运动学习的训练中直接实时获取。

“脑机接口技术可以成为一种新型的数字疗法，目前神经性疾病化学药物的作用非常有限，通过电子药物，可以改进神经性疾病治疗的现状，是一种全新的解决方案。” 王浩冲表示。

臻泰智能在产品线布局方面，在医院端是脑控智能康复机器人，未来更大的市场是社区和居家。针对产品的分级，做不同形态的脑控康复机器人，同时可为患者提供基于脑状态评估的全周期精准康复治疗方案；在脑机的技术解决方案方面，主要从神经康复切入，做神经性疾病等相关的诊疗。

21 世纪是脑科学的时代，世界主要科技强国均启动了目标宏大的 “脑计划”。脑机接口技术涉及认知科学、神经科学、生物技术、生物医学工程、纳米技术、信息技术、计算机科学和应用数学等多学科交叉，作为人机交互的新生一代，其未来发展可期，潜力无限。

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