中青报·中青网见习记者 王璟瑄

记者 邱晨辉

最近，中国科学院空天信息创新研究院传感器技术全国重点实验室和哈尔滨医科大学附属第一医院神经外科共同，实现了“利用植入式微电极阵列精确锁定脑深部肿瘤边缘”的临床实验。这是世界上首次公开的脑机接口在脑深部肿瘤手术中精确确定边界的临床实验，表明我国自主研制的植入式临床脑机接口技术获得了关键进展。

这项技术能够为神经外科手术提供即时且精确的“病灶定位”，有望在准确移除肿瘤的同时，尽可能维护正常的脑组织，从而提高患者术后神经功能的保持程度和生活品质，具备显著的医学应用前景。

脑瘤如神经胶质瘤和脑转移瘤，其发病、死亡和复发情况都比较严重，肿瘤细胞呈渗透性扩张，使得肿瘤区域与脑组织界限不清。所以，准确识别病灶范围，对于手术、放疗和病情判断都极为重要。

“医学界急需一种能在术中实时判读、精准识别的技术。哈尔滨医科大学附属第一医院神经外科主任史怀璋表示，目前实施手术前进行的各项检测，虽然可以大致确定肿瘤所在区域，有助于明确病灶位置并规避重要脑区，然而这些检查无法呈现手术过程中的即时情况，其偏差程度能达到五到二十毫米；手术期间应用超声波、黄荧光引导等手段，也难以迅速且准确地区分正常的脑功能区域和肿瘤组织；术中皮层脑电图进行电生理监测的方法，虽然其灵敏度可以达到以毫米为单位的级别，探测的是整体电位信号，不过还无法精确到单个神经元层面进行识别，并且监测结果存在时间差。

这项临床研究由中国科学院空天信息创新研究院和哈医大一院共同实施，运用了前者独立研制的脑机接口微电极系统，即NeuroDepth，以及后者研发的多层调控与高通量神经信号同步检测设备AIRCAS-128。

该NeuroDepth临床微电极采用微机电系统工艺和纳米功能材料技术制成，属于新型脑机接口神经探针，具备高时空分辨和多点位特性，探针最长为9.5厘米，厚度不超过0.2毫米，宽度可根据临床需求自由设定，空间分辨率精确到15微米，兼具超长、高韧性以及生物安全性，能够在全脑任何位置进行单细胞水平电活动原位动态微损伤检测，借助实时信号检测与特征识别，实现肿瘤边界的高精度辨识。该设备如同“信息破译装置”，能够同时收集、研究大量神经电波，把电极获取的初始波形转变为精确的“位置指引”，为手术中肿瘤边缘的确认给予即时信息。

王蜜霞作为中国科学院空天信息创新研究院的特聘研究骨干和副研究员，阐述了NeuroDepth临床微电极实时捕捉单细胞水平神经活动信号的特点，其优点体现在多个方面：探测范围显著扩大，超越了传统神经电极仅限于脑表面和浅层组织的检测范围，能够覆盖从脑表面到浅脑及深脑组织的全脑任何部位；定位精确度大幅提升，空间分辨率达到15微米，足以辨识单个神经细胞的活动状态，为肿瘤边界判定提供了精细的参考；信息维度更加丰富，不仅能够监测神经电信号，还能同步记录化学信号（例如多巴胺、谷氨酸等神经递质），为区分肿瘤组织与正常组织提供了更全面的评估依据。

这些性能有助于快速察觉异常状况,准确界定异常区域范围,因此能够用于明确脑部肿瘤的界限,科学制定手术方案,可以在维护大脑运动、语言、认知等重要功能区域不受影响的前提下,精确移除恶性病变组织。王蜜霞对此表示。

史怀璋说明，这次临床试验聚焦于一名胶质瘤病患。该病患在手术前，因为脑部肿瘤的挤压，表现出频繁发作癫痫的状况。他们依据影像资料，借助NeuroDepth临床微电极实施实时反馈的单细胞级别神经信号，成功精确地定位了肿瘤的界限，最终在最大程度维护了重要功能区域的同时，完成了肿瘤的彻底摘除。手术完成后，病人的癫痫症状没有出现，说话时能够清楚并且顺畅地表达，日常生活的质量有了明显的改善，并且手术过程没有造成新的神经系统方面的损伤，这为之后进行的康复训练和进一步的治疗工作创造了良好的条件。