在神經(jīng)外科的手術(shù)室里，每一個動作都關(guān)乎生死。大腦是人體最復(fù)雜而又最脆弱的器官，它控制著思維、語言、運動和記憶，卻也是疾病高發(fā)的地方。對于患有腦膠質(zhì)瘤、腦轉(zhuǎn)移瘤等惡性腫瘤的患者來說，手術(shù)是主要的治療手段之一。

然而，外科醫(yī)生面臨的困境遠比外界想象得更為艱難。腫瘤細胞往往不像石子般界限清晰地嵌入，而是像根須般悄無聲息地滲透到正常組織之中，使邊界模糊不清。手術(shù)刀一旦偏離，切少了可能讓病灶（疾病在身體上發(fā)生的具體局部位置，這里指需要被切除的腦腫瘤組織）殘留，埋下復(fù)發(fā)隱患；切多了則有可能損傷負責(zé)語言、運動甚至情緒的神經(jīng)功能區(qū)，讓患者術(shù)后承受不可逆轉(zhuǎn)的代價。

在這樣的高風(fēng)險環(huán)境下，外科醫(yī)生需要的不只是醫(yī)學(xué)經(jīng)驗和操作技巧，更需要一雙“看得見”腫瘤與健康組織分界的眼睛。過去，醫(yī)學(xué)界曾嘗試利用影像學(xué)技術(shù)來充當這雙眼睛——MRI（核磁共振成像）和CT（計算機斷層掃描）能在術(shù)前描繪出腫瘤的大致輪廓，熒光染料和術(shù)中超聲也能在手術(shù)時提供一定參考。但這些手段往往難以精確識別腫瘤與正常組織之間那道模糊不清的界限?？梢哉f，在大腦這個微觀世界里，醫(yī)生們常常是在一片彌漫的迷霧中摸索。如今，隨著腦機接口技術(shù)首次在臨床中實現(xiàn)應(yīng)用，這片迷霧正在被一點點撥開。

近日，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（空天院）傳感器技術(shù)全國重點實驗室與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)外科攜手，順利完成了“基于植入式微電極陣列的腦深部腫瘤邊界精準定位”臨床試驗。這一成果是全球首次將腦機接口技術(shù)應(yīng)用于腦深部腫瘤術(shù)中邊界識別，標志著我國在自主研發(fā)的植入式臨床腦機接口領(lǐng)域取得了里程碑式突破。

圖為空天院腦機接口器件工藝制作現(xiàn)場。

（圖片來源：中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院）

舊方法的困境：模糊的邊界與無聲的風(fēng)險

多年來，影像學(xué)檢查是外科醫(yī)生手中最可靠的工具。MRI和CT能在手術(shù)前告訴醫(yī)生大致的病灶位置，讓他們盡量避開大腦中的功能區(qū)。然而，手術(shù)不是靜止的畫面，而是一場動態(tài)的“戰(zhàn)斗”。隨著腫瘤組織被逐步切除，腦組織本身會因為壓力釋放或液體變化而發(fā)生移位，這使得原本術(shù)前的“地圖”在手術(shù)過程中逐漸失去準確性。臨床數(shù)據(jù)顯示，這樣的誤差往往在5到20毫米之間，而在手術(shù)后期，偏差會進一步加大。這意味著醫(yī)生可能在無意間進入健康區(qū)域，也可能放過部分病灶。

為了解決這一難題，醫(yī)學(xué)界發(fā)展了熒光導(dǎo)航、術(shù)中超聲、甚至皮層腦電圖監(jiān)測等手段。熒光染料可以讓腫瘤組織在特定光源下“發(fā)亮”，但亮度并不均勻，而且部分腫瘤不會顯色；超聲可以提供實時成像，但其分辨率難以滿足單細胞級別的精細需求；至于皮層腦電圖監(jiān)測，它雖然能夠捕捉電信號，但僅停留在毫米級別，且主要局限于腦表面，無法深入腦深部復(fù)雜的環(huán)境。更重要的是，這些手段往往存在時間滯后，不能做到真正的實時反饋。

于是，醫(yī)生們一直渴望一種新的工具，能夠在手術(shù)過程中實時更新，像“雷達”一樣不斷提示前方的組織性質(zhì)。這不僅是外科操作上的需要，更是患者生存質(zhì)量的希望所在。醫(yī)學(xué)界長期呼喚的，就是這樣一種既精準又實時的“解碼器”，它能將大腦深處的神經(jīng)活動轉(zhuǎn)化為可理解的信息，幫助醫(yī)生在黑暗中找到安全的通道。

新工具的誕生：用電極伸向腦深部

這一次突破，來自中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院的聯(lián)合團隊。他們研發(fā)的“NeuroDepth”臨床微電極和“AIRCAS-128”高通量神經(jīng)信號同步檢測儀，被形象地稱為大腦的“導(dǎo)航器”。

NeuroDepth微電極是一種全新的植入式探針，它利用微機電系統(tǒng)工藝和納米功能材料制成，最細處只有0.2毫米，相當于一根頭發(fā)絲的直徑。別看它細小，卻能深入大腦最深處，最長可以達到9.5厘米。它不僅柔韌、安全，而且可以根據(jù)臨床需要設(shè)計寬度，確保在不同的手術(shù)場景下都能靈活使用。更令人驚嘆的是，它的空間分辨率達到了15微米，也就是說，它能夠“看見”單個神經(jīng)元的活動，就像顯微鏡一般揭示微觀世界。

空天院?主研發(fā)的NeuroDepth臨床微電極。（a）32位點臨床硬質(zhì)微電極陣列；（b）13位點臨床硬質(zhì)微電極陣列；（c）16位點雙模柔性微電極陣列。

（圖片來源：中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院）

與此同時，AIRCAS-128檢測儀扮演著“解碼器”的角色。它能在同一時間點采集并分析成千上萬條神經(jīng)信號，將微電極捕捉到的原始電活動和化學(xué)變化轉(zhuǎn)化為醫(yī)生能夠直接使用的實時“病灶導(dǎo)航”。這就好比在迷宮中安裝了實時更新的導(dǎo)航系統(tǒng)，每走一步都能得到最新的指引。傳統(tǒng)方法難以解決的延遲和模糊，在這里被顯著克服。

空天院?主研發(fā)的多層次調(diào)控與?通量神經(jīng)信號同步檢測儀（AIRCAS-128）

（圖片來源：中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院）

更值得注意的是，這一系統(tǒng)不僅能采集電信號，還能同步監(jiān)測神經(jīng)遞質(zhì)，例如多巴胺、谷氨酸等關(guān)鍵化學(xué)物質(zhì)。電和化學(xué)兩重維度的結(jié)合，使得醫(yī)生能夠更全面地區(qū)分腫瘤組織與健康組織。這種多維度的信息采集能力，為手術(shù)帶來了前所未有的清晰度和確定性?？梢哉f，它不僅是一種醫(yī)療設(shè)備，更是一種全新的“語言翻譯器”，讓原本沉默的大腦細胞開始“說話”。

試驗中的故事：一位膠質(zhì)瘤患者的轉(zhuǎn)機

這項全球首例的臨床試驗，選擇了一位膠質(zhì)瘤患者作為突破口?；颊咴谛g(shù)前因腫瘤壓迫頻繁出現(xiàn)癲癇發(fā)作，生活質(zhì)量已經(jīng)嚴重下降。面對這種情況，傳統(tǒng)的影像學(xué)手段雖然能夠幫助醫(yī)生大致定位，但卻無法保證切除時不傷及功能區(qū)。

在手術(shù)中，醫(yī)生團隊在影像學(xué)的輔助下，將NeuroDepth微電極緩緩植入患者大腦深部。隨著電極深入，實時傳回的數(shù)據(jù)像一幅不斷刷新的地圖，把原本模糊的邊界逐漸勾勒清晰。通過對單細胞水平信號的捕捉與分析，醫(yī)生終于能夠準確判斷出腫瘤和正常組織的界限。在這樣的“精準導(dǎo)航”下，手術(shù)刀既能果斷地切除病灶，又能最大限度地避開語言和運動等關(guān)鍵功能區(qū)。

最終，患者在術(shù)后不僅癲癇癥狀消失，語言表達也恢復(fù)流暢，生活質(zhì)量得到顯著提升。這一成功，不僅是對患者個人的救治，更是對整個醫(yī)學(xué)界的一次重大啟示。它證明了腦機接口技術(shù)在臨床中的可行性和有效性，也為未來更多患者帶來了希望。

全球?例腦機接?應(yīng)?于腦深部腫瘤術(shù)中邊界精準定位臨床試驗

（圖片來源：中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院）

未來的畫卷：從手術(shù)臺走向康復(fù)室

當電極探針觸及大腦深處，它所采集的不只是冰冷的數(shù)據(jù)，更是生命本身的脈動。那些在顯微尺度上微弱的電活動，被轉(zhuǎn)化為清晰的信號，仿佛是大腦的低語被翻譯成人類可以理解的語言。過去，外科醫(yī)生常常像是在一片黑暗森林中摸索，依靠有限的視覺和經(jīng)驗前行；而如今，他們手中多了一盞能穿透迷霧的探照燈。

腦機接口的出現(xiàn)，讓人們第一次在臨床手術(shù)中如此直接地“聆聽”到大腦。它不僅僅是科學(xué)儀器，更像是科技與心靈的對話。大腦是思想、記憶與情感的承載者，而當這些微弱的信號被捕捉和解讀，我們或許正在逐步靠近那個長期以來被稱為“意識”的謎團。

這次臨床試驗只是一個開端。研究團隊已經(jīng)規(guī)劃了更長遠的目標。未來，腦機接口技術(shù)將不僅僅停留在手術(shù)室內(nèi)，它可能走進康復(fù)醫(yī)學(xué)，甚至重塑我們對人類感官的理解。

在視聽覺功能重建方面，科學(xué)家希望通過高精度腦機接口，幫助失明和失聰患者恢復(fù)對世界的感知。通過解碼視覺和聽覺通路的神經(jīng)信號，再以人工方式進行重建，患者或許能夠重新看見光明，重新聽見聲音。這種跨越，不僅是技術(shù)的飛躍，更是人類情感的復(fù)歸。

在卒中（俗稱“中風(fēng)”，是指大腦血管突然堵塞或破裂）康復(fù)和腦積水治療中，腦機接口也有望大展身手。通過血管介入的方式，將微型電極和解碼器送入特定區(qū)域，醫(yī)生可以實時監(jiān)測患者的神經(jīng)功能變化，從而制定更加精準的康復(fù)方案。對于偏癱患者而言，這意味著恢復(fù)運動功能的機會將大大增加。

臨床微電極制作過程展示

（圖片來源：中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院）

可以預(yù)見，未來腦機接口將在更多領(lǐng)域開花結(jié)果。它不僅是醫(yī)學(xué)界的工具，也是推動神經(jīng)科學(xué)、認知科學(xué)發(fā)展的引擎。隨著這項技術(shù)的成熟，人類或許能逐步打破感官的局限，真正進入一個人與機器深度融合的新時代。

或許在未來的某一天，當腦機接口廣泛應(yīng)用，更多患者因它重獲健康，人們會記起：在二十一世紀的手術(shù)室里，醫(yī)生與機器的默契合作，曾經(jīng)在大腦最深處點亮了一道隱形的光。這道光，既是科學(xué)的勝利，也是生命尊嚴的見證。