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血管内脑机接口彰显竞争力 支架技术决定其前景原创 中钟 中钟看药
2025年08月23日 14:56 江苏8月初，美国血管介入脑机接口企业Synchron首次公开展示了渐冻症患者通过意念操控iPad的成果。很多人觉得不可思议。
这是区别于马斯克的Neuralink侵入式脑机接口的技术，将如支架样的微型脑机接口设备通过血管植入大脑，捕捉大脑的神经信号，并传输到计算机或其他设备上，从而实现控制功能。称为血管内脑机接口，或半侵入式脑机接口，或介入式脑机接口。
相对于侵入式脑机接口，血管内脑机接口不需开颅，手术简单，不用担心因开颅带来的炎症反应、损伤大脑、破坏神经网络，及可能出现的疤痕组织或局部免疫反应，平均半小时就完成植入。相较于非侵入式脑机接口，血管内脑机接口电极更接近大脑神经元活动区域，能够提供更精确的脑电信号采集。
在一些神经外科医生眼里，未来，人只要大脑不死就可以生存，通过在大脑中植入电极控制机械器官，人就能活动自如。侵入式脑机接口未来有可能被血管内脑机接口替代，主要取决于神经支架技术的进步。
美国血管内脑机接口已进入临床阶段
2016年2月8日《自然生物技术》的论文，“微创血管内支架电极阵列，用于高保真、慢性记录皮质神经活动”就得出结论，血管皮质电图的频谱内容和带宽与硬膜下表面阵列的记录相当。支架作为治疗一系列神经系统疾病的神经接口可能具有广泛的应用。这项早期研究由澳大利亚墨尔本大学等学者进行。
2023年1月9日，JAMA 神经学美国医学会神经病学杂志第80第3期在线发布：一项单中心、前瞻性、首次人体研究，评估了4名严重双侧上肢瘫痪患者，随访时间为12个月。外科手术和随访在澳大利亚皇家墨尔本医院进行，研究开始日期为2019年5月27日，最终随访于2022年1月9日完成。通过静脉支架植入法将带有电极的装置植入上矢状窦血管并连接到皮下袋中的植入式接收器发射器单（IRTU）。到试验结束时，患者可单独使用 BCI 系统打字、进行简单对话和发送短信。安全性与之前关于硬脑膜静脉窦支架置入术的文献一致。
（图片截取自美国医学会神经病学杂志）
2016年4月，美国Synchron宣布收购澳大利亚脑机接口公司SmartStent，并研发血管内神经接口——Sentrold。Stentrode与用于传统脑血管的支架非常相似，由一个微小的支架组成，支架在血管内扩张以将其固定到位，支架上安装的 16 个微型传感器可以获取大脑活动。2024年12月，Synchron宣布Stentrode的临床研究的积极结果，这项研究是FDA批准的第一项永久植入脑机接口临床研究，评估Stentrode在12个月内对6名参与者的安全性和有效性。除了与苹果合作外，Synchron团队还在持续推动脑机接口技术的跨平台适配，目标是让所有脑机接口设备都能无缝接入数字世界，成为更加普及的输入设备。Sentrold已获FDA突破性疗法认定。
2023年7月20日，《科学》杂志发表了张安琪、埃米里· 曼德维尔等的“超灵活的血管内探头，用于通过微米级脉管系统进行脑部记录”的研究。他们开发了一种探头，该探头由加载到柔性微导管上的超小型柔性电子网组成。由于其尺寸和灵活性，该探头可以植入大脑中直径0.1毫米的血管中，无需开颅手术，也不会损坏大脑或脉管系统。方法是，通过颈部动脉将微导管插入目标血管，再通过微导管中的盐水流将探头注入更深的脉管系统。这个探索，通过发射的方式，使电极突破细微小管的限制，送到大脑更深处。这项研究已由哈佛大学等申请专利。
中国血管内脑机接口开始人体试验
2025年6月14日，全球首例介入式脑机接口辅助人体患肢运动功能修复试验在福建SB脑科医院完成。本次试验的受试者是一位因脑梗死导致左侧肢体瘫痪半年的67岁男性患者，传统治疗手段恢复希望渺茫。试验团队在高精度DSA影像引导下，通过颈部血管介入微创手术方式将支架电极导入到患者相应的颅内血管壁，并植入无线传输与供电设备，实现了脑电信号的精准采集与无线通信传输。术后，患者左侧上肢已经实现自由抓握、取药等日常动作，整体运动功能得到极大改善。
这个血管内脑机接口由南开大学教授段峰科研团队牵头与上海XW医疗联合研发，与Synchron的区别是实现了无线传输。他们制备了微米级介入脑电传感器，发明了介入脑电无线传输技术，规避了传统脑机无线植入装置产热过多的安全风险。这项研究，于2022年6月25日完成动物实验；2023年5月4日完成全球首例非人灵长类动物（猴）试验；2024年8月13日，完成植入设备在血管内取出试验，验证了介入式脑机接口传感器可以在不损伤脑组织和血管的情况下被安全取出。不过，他们所做的临床试验还是研究者发起的试验，不像Synchron的临床试验是得到药品监管部门批准的，后者的临床试验成功后可以直接申请上市销售。
2024年11月1日，中国科学院脑科学与智能技术卓越中心神经科学研究所王兴照、上海中山医院杨汉涛等在《自然界 自然通讯》发表“血管内输送超柔性神经电极阵列，用于记录皮质尖峰活动”的研究。
他们以静脉支架植入的方式，成功地将超柔性神经电极阵列通过静脉壁穿刺植入绵羊枕叶，并在自发和视觉诱发条件下记录局部场电位（LFP）和多通道单单元尖峰。这项研究，是以穿刺的方式植入电极，选择从颈静脉到鼻窦汇合处的长输送路径（330-350mm），与直接在血管内植入有区别。
支架技术决定着血管内脑机接口前景
血管内脑机接口面临两大挑战，一是如何解决好大脑排斥带来的信号丢失问题，二是能否进入更深的脑部、实现更多的功能。
大脑排斥问题。支架或电极作为人工材料植入体内后，会被机体识别为异物，引发非特异性炎症反应，包括白细胞黏附、聚集在支架表面，以及纤维蛋白沉积和慢性炎症，最终可能形成纤维包裹。从血管脑机接口的角度看，这将慢慢使电极信号衰减，甚至完全传输不出信号。我们关注到SN医疗早些年收购的法国公司拥有一项独有的电子节枝技术，配合药物涂层技术，已在植入的超过100万根冠脉支架上证实能解决这个问题。刚被美国FDA认定为突破性疗法的自膨支架，也以电子节枝和药物两层涂层的方法来解决细胞增生问题。
在SN医疗生产的支架中，底层是电子接枝涂层，第二层是雷帕霉素药物层。电子接枝涂层通过电子的物理方法，使涂层如长草样慢慢在金属表面生长，从而与药物涂层如手指样紧紧交叉结合在一起，既不容易脱落，也能促使药物缓慢释放减少细胞增生（当然，神经支架植入后都要长期服用抗凝药）。
大脑不同的区域支持人们不同的日常生活活动，人们寄希望于脑机接口发展到高级阶段，不仅能解决帕金森、瘫痪等难治性病症，甚至通过深部脑刺激靶点治疗难治性抑郁症、阿尔茨海默症等。但大脑的血管如羊肠小道，弯弯曲曲，很多直径小于1 mm，最细的动脉和静脉血管只有0.01mm。
如何将细微的电极植入到大脑不同功能区的微细血管，是个长期的挑战，需要技术的不断进步。这也是《科学》杂志发表的论文中，科学家探索用发射的方式，突破支架限制将电极通过细微小血管送到大脑更深处的原因。
Stentrode由镍钛合金支架、铂圆形电极、直径33μm导线构成。其中，支架的直径为4mm，长度32mm。这个直径限制了其进入大脑的深度。
刚刚完成全国首例植入和南区首秀的AUCURA血流导向密网支架，最小直径为2mm，首创压缩后通过直径0.43毫米的微导管，输送到大脑靠近顶部的内侧面的中前部的细微血管中。如果将这个支架改造为脑机接口，是不是可以较Stentrode能进入更深的脑部？当然，这只是假设，真要这样做，应该还有很多技术难题需要攻克。脑机接口是人类进步的重要方向，全球主要国家投入数十亿美元支持基础研究与应用开发，美国BRAIN计划、欧盟“人脑计划”等持续加码。我国也从国家规划、医保付费等多个层面支持其发展，有望在全球脑机接口产业中率先形成应用突破。而血管内脑机接口是最有竞争力的方向。