摘要:国内首次采用随机双盲对照试验的研究成功证实,基于“运动想象+运动尝试”的脑机接口(BCI)系统,对卒中患者肢体功能恢复具有显著促进作用。该项研究成果已被中科院一区期刊(Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation
西安交通大学第一附属医院康复医学科乔晋教授科研团队携手浙江大学机械工程学院朱世强教授团队、康复医学脑机接口技术与装备浙江省工程研究中心,近日在脑卒中康复领域取得重要突破!
国内首次采用随机双盲对照试验的研究成功证实,基于“运动想象+运动尝试”的脑机接口(BCI)系统,对卒中患者肢体功能恢复具有显著促进作用。该项研究成果已被中科院一区期刊(Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation)收录,为无数患者的康复之路注入了新的希望与实实在在的助力!
与此同时,本次研究聚焦了以下五大核心特征:
采用随机双盲对照试验,为研究成果提供高水平循证依据。实现患者上肢康复效率翻倍(为期两周,BCI组的dFMA-UE中位数为4.0分,对照组则为2.0分),并突破下肢协调性训练瓶颈。融合脑电、肌电和近红外三种检测技术,构建多重信号闭环验证体系。引入运动想象策略及上下肢协同训练模式,增强神经功能重塑与康复参与度。运用脑机接口这一前沿技术,开创康复治疗新路径。01 运动想象-尝试范式BCI技术在中风康复中的应用
INTRODUCTION
中风是一种常见神经系统疾病,约60%的患者出现运动功能障碍。尽管康复治疗是关键,仍有40%的患者存在不同程度残疾,上肢功能恢复尤为困难,严重影响生活独立性,带来沉重社会经济负担。因此,发展有效康复手段——特别是上肢康复——成为中长期重要课题。
基于运动想象(MI)或运动尝试(MA)的脑机接口技术,已成为传统康复方法的重要补充。二者均可激活与实际运动相似的感觉运动区,促进功能恢复。非侵入式BCI通过采集脑电信号,解码患者运动意图,并借助外部设备辅助运动,实现康复训练。多项随机对照试验显示,超60%的患者在接受MI-BCI治疗后运动功能显著改善,证明该技术可通过激活脑可塑性促进恢复。
尽管早期临床效果积极,BCI康复机制仍不明确,且系统通常要求患者持续专注,对存在认知障碍(影响25%-80%中风患者)的人群尤为困难。注意力缺陷可能显著影响疗效。研究表明,心理负荷是运动学习的关键因素,提高训练吸引力与反馈有效性是优化BCI系统的可行策略。已有研究证实,通过激活α波,BCI训练可增强注意力,进而改善运动功能,特别是在Fp1和Fp2脑区。
本研究采用注意力-运动双重任务范式,实时监测并增强患者注意力与运动意图。
02 运动想象策略与上下肢协同训练模式
METHOD
▲ CONSORT流程图
参与者通过BCI进行运动想象训练和上下肢骑行锻炼。手腕力量不足者使用弹力带辅助,确保完成训练。参与者需在脑海中生动想象骑行场景。
系统通过实时运动评分(Mscore)反映运动意图强度。BCI组中,评分超过阈值时,动感单车提供辅助——评分越高,辅助越强、速度越快;评分低时触发语音提示并降低辅助。每次训练含视觉反馈系统,同步屏幕踏板动作与实际踩踏,实时显示运动评分。
BCI组与对照组均进行为期两周、强度一致的日常骑行训练。实验前后分别执行运动与静息任务。运动任务要求患侧与健康手臂交替进行肩肘屈曲训练(30秒运动/30秒休息,共四组),同步记录肌电与近红外信号。静息任务中,受试者平躺睁眼静坐,系统采集近红外信号。
03 基于随机双盲试验的BCI康复疗效评估
RESULT
随机双盲对照试验是医学干预评价的“黄金标准”,能最大限度减少偏见与安慰剂效应,确保结果可靠。
本研究从90例初筛患者中纳入48例符合标准的皮层下缺血性卒中患者,分层随机分为BCI干预组(25例)和对照组(23例),两组基线指标无显著差异。
两周治疗后,BCI干预组手部功能康复效率较对照组实现翻倍,下肢功能也有积极改善。
实验显示,采用注意力-运动双任务训练的BCI组上肢运动功能显著优于对照组。肌电分析表明BCI组肌肉收缩募集能力更强,可代偿激活邻近肌肉;脑电信号显示前额叶背外侧激活区(DAR、DABR、DTABR)活动水平降低;近红外光谱显示病变侧运动区激活更明显。
此外,BCI系统通过整合多模式反馈显著提升患者专注力,进一步改善上肢运动功能。系统激活了三种神经可塑性机制:一是神经反馈训练,患者实时可视化自身动作与注意力,有意识调节行为与认知;二是操作性条件反射,通过奖励高参与度和低参与时的额外反馈增强动机;三是BCI建立了符合赫布可塑性理论的神经回路,整合中枢意图、外周运动及本体感觉反馈。
这项跨学科突破不仅验证了“思想驱动肢体”的科学设想,更为中风康复开辟了新路径。随着脑机接口技术走向社区与家庭,未来更多神经损伤患者有望重获希望。
新闻来源:浙江迈联
来源:启真脑机智能基地