科斗腦電新品:剛柔并濟的高通量植入式腦機接口電極

腦機接口分為侵入式和非侵入式兩種方案，這兩種方案各有優(yōu)缺點，侵入式能夠檢測到精準的腦細胞信號，但目前有較高門檻，適用于非常剛需型病人，如癱瘓等疾病，該技術未來開發(fā)方向是微創(chuàng)化，降低植入損傷，術后風險，延長植入后的壽命，目標是讓更多的病人甚至常人也能接受該手術；而非侵入式無創(chuàng)傷，易于推廣，但信號質量大打折扣，適用于教育、娛樂、部分臨床診斷和治療，該技術未來的開發(fā)方向是提高原始信號質量，開發(fā)新的數(shù)據(jù)處理算法，把數(shù)據(jù)精度提升。整體來看，由于非侵入式的門檻較低，現(xiàn)在市面上已經(jīng)有大量可供選擇的方案包括電極和設備的產品，而侵入式的技術要求較高，相關產品市面上還十分稀少，尤其其中關鍵性的植入部件-電極。歐美等發(fā)達國家的腦機接口技術比我們開始的早，但目前也僅有一款侵入式腦機接口中專用高通量電極取得了FDA認證，而國內取得臨床認證的該類產品為零。

因為腦組織是一種非常柔軟的組織狀態(tài)，任何植入電極若想更長久的與其共存一方面需要降低植入電極的尺寸，降低植入損傷度，盡量降低炎癥信號分子產生，避免強烈膠質細胞反應；另一方面降低植入電極的硬度，這個是為了讓其盡量接近腦組織的楊氏模量，在顱內腦組織在微動中可以避免產生相對切割損傷，降低組織長期排異的發(fā)生。所以目前侵入式腦機接口電極的主流開發(fā)方向一方面在追求電極的小尺寸（通量不變或增加的的情況下），一方面是追求電極的柔性，降低電極材質的楊氏模量。然而，在不斷追求上述特性中又出現(xiàn)了新的問題，一是過于小尺寸的電極如在幾個um級別的厚度可能會產生斷裂的風險，這對于后期臨床手術植入或取出過程會產生比較大的風險，二是過于柔性的電極往往需要借助特殊的植入輔助器械方可實現(xiàn)植入，三是這些絕緣材料層目前基本上是有機物，在復雜的體液內終究會被逐漸微弱腐蝕，而極薄的設計使得這個影響結果顯得更加突出。 針對上述問題，國內蘇州的科斗腦機科技團隊提供了一種兼容性的產品方案，電極依然采用穩(wěn)定的金屬材質，但該金屬采用生物相容性更友好的新材料鎳鈦合金，目前鎳鈦合金材料已經(jīng)在臨產上許多場景開始大量應用，如口腔矯正材料，血管支架，手術縫合線，骨科材料等等，而該材料具有高彈性及非常高疲勞壽命，如采用25um直徑（頭發(fā)絲為60-90um）基材的鎳鈦材料，電極尖端直徑僅為1-2um，埋置腦內在一定程度上可以隨之腦組織進行微弱的浮動，從而降低切割損傷。相比其他傳統(tǒng)其他材料如鎢、硅基等硬度大大降低，但依然可以直接穿刺腦組織。除了上述特性外，該電極的固定基板可以選擇使用可吸收材料，如甲殼素，在電極植入體內若干天后，電極的基板就會逐漸降解吸收掉，只剩下定型后的上百根電極絲獨立錨定在腦組織內，從而再次增加了電極的浮動性，降低異物的免疫排斥反應，再次提高在體內的壽命。近日目前該產品已經(jīng)面向科研領域銷售，臨床注冊認證也已經(jīng)在準備階段。

參數(shù)	科斗腦機-浮動微針陣列電極	Blackrock尤他電極	Neuralink 柔性電極
通道數(shù)	≥128，可疊加	96道，可疊加	單根16道，若干累加至1024
材料	鎳鈦合金	硅基，金屬鍍層	聚酰亞胺，金屬鍍層
基部最寬尺寸	25um	80um	27.5um
尖端尺寸	1-2um	3-5um	4-6um厚度
植入方法	常規(guī)定位儀直接植入	氣泵沖擊輔助	高精度手術機器人+植入針
成熟度	科研領域已在售	通過FDA，已上市	未知

源自科斗腦機KedouBC
腦機接口技術是充滿無限遐想的一個技術，雖然目前處于非常早期階段，離實際能夠廣泛應用還有相當長的時間，但隨著最近幾年關注度逐漸提升，科研經(jīng)費的加大投入以及社會資本的跟隨加入，相信該領域會有更快速的技術突破，具體上述哪種方案會是最優(yōu)方案，或者有更好的方案，目前還不能看出來，但百家齊放的結果會讓我們有更多的選擇，相信經(jīng)過時間的考驗后剩下來的那個方案會是我們最終的選擇。

科斗腦機是一家研發(fā)、生產、銷售各類電生理包括腦機接口相關軟硬件產品，并提供定制化技術服務和解決方案的高科技企業(yè)。公司以植入式神經(jīng)微電極等電生理相關產品為核心研發(fā)方向，以臨床應用為目標，持續(xù)加大研發(fā)投入，目前已累積開發(fā)出近40余種的神經(jīng)微電極以及相關設備，自正式銷售以來，已經(jīng)累計使用單位350余家，遍布國內外主流高校和科研院所。