近日,西安交大二附院联合西安交大机械工程学院使用脑机接口,使一位高位截瘫失语患者“说”出了“你好”,引发网友关注。8月17日,北京青年报记者从西安交大二附院了解到,该名患者从高处跌落后高位脊髓受损,只能通过眨眼向医生表达诉求,而通过脑机接口技术,患者通过看着电脑屏幕上不断跳动的字符或拼音,便可通过系统“说”出自己的想法。据负责医生介绍,通过脑机接口技术,有望实现患者和医护人员以及家属更加有效的沟通交流,帮助患者更加精确表达出内心的想法。

高位截瘫失语患者说“你好”

据西安交大二附院介绍,这名患者跌落后,第5、第6颈椎脱位,导致高位脊髓受损。经过及时的手术治疗,颈椎成功复位,但目前四肢功能尚未恢复,外加气管切开状态伴随延髓麻痹导致患者吞咽困难和言语障碍,只能通过眨眼来向医生表达自己的诉求。

西安交大二附院重症医学科王小闯主任、王岗副主任同西安交大机械工程学院徐光华教授就脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术在重症患者中的应用进行充分论证,并针对该患者制定出个体化实施方案。随后,王主任在主管医师充分与患者及其家属沟通病情的基础上,就BCI技术的安全性及可行性与患者及其家属进一步沟通。在征得患者及其家属同意后,徐教授及其团队于8月6日上午带着整套设备来到科室,用BCI技术帮助患者说出心里话。当天,患者被戴上了脑电帽,在经过引导教学后,患者看着电脑屏幕上不断跳动的字符,不一会儿屏幕上跳出了“你好”两个字。脑电帽采集到了患者的脑电信号,通过计算机的处理和分析,患者最终用BCI系统“说”出了“你好”。据介绍,此类案例在国内外均未见报道。

通过该技术帮助患者精确表达

8月17日,王岗副主任对北青报记者介绍,从去年开始,医院便一直在同西安交大机械工程学院对接技术的开发应用。“学校那边一直在做脑机接口,之前有用人脑控制的飞行器、轮椅等,但没有尝试过语言输出。我们这边主要根据临床患者的需要提出需求,他们根据相应的需求来完成信息转换。”王岗介绍,8月6日测试时,他们还曾认为可能不会成功,没想到的是第一次测试中,患者便成功“说”出了“你好”。

王岗称,现在给患者应用的也有两种模式,一种是有预设的问题,通过注视相应的图像进行选择。王岗举例称,“例如‘重症医学’4个字,在4个字下面有相应闪烁的黑白图像,我们用眼睛看的话好像都是在闪,没有什么区别,但是在看的时候频率上还是有区别,这一区别我们的眼睛和脑子都知道,只是我们自己没有感觉。但脑电是不一样的,所以把脑电采集出来之后,电脑可以解析出频率的区别,分析看的是哪个字下面的图标,对应出来是哪个字,后期可以把看到的东西转化成语言的功能。”

另一种模式是和拼音打字功能相似,“把26个字母放在这里,通过注视之后把想表达的意思拼出来了,这个‘你好’就相当于是拼出来的。我们平时让患者眨眼睛,只能是问他‘渴不渴’‘想不想上厕所’等问题,患者如果有其他自己想表达的东西,比如想要见哪个亲属,这些医护人员是没有办法精确了解的。”王岗说,“而通过脑机接口技术则可以帮助患者表达出他们内心不同的想法。”

未来应用或转换成便携设备

王岗对北青报记者说,通过脑机接口帮助患者表达心声的核心技术已经没有太大问题,在后期应用时还有些其他问题需要解决。“在8月6日当天测试的时候,我们还是用着实验室的笔记本,戴着脑电帽。以后应用的话肯定是要转换成一个能用的更加便携的设备,做成类似于平板电脑的设备,可以挂在患者床头,患者通过视觉信息控制选项合成语音,声音传到值班室或者护理部,这样患者的需求可以及时表达出来。”

王岗说,此外,后续还要考虑根据患者的需要做更加细分的栏目,满足不同患者的需求。王岗说,在成本可承受的情况下,因为使用上对患者来说比较便捷,所以这一技术未来应用性还是比较强的。

据医院介绍,BCI是一种利用各式电极采集大脑活动产生的生物电信号,并通过计算机对信号进行处理分析,解码运动、视觉等信号,从而实现人机交互的技术。根据采集信号的方法不同,BCI系统可分为有创BCI和无创BCI。前者直接从大脑皮层表面采集脑电信号,需要手术植入芯片;而后者通过脑电帽等穿戴设备,从头皮上采集脑电波信号,记录脑电图(Electroencephalogram,EEG)。EEG反映了大脑组织的电活动及大脑的功能状态,通过对脑电图的分析,可以探测和识别人的意图,并据此可实现对外部设备的直接控制。

在医学领域,BCI可用于诊断脑部神经性疾病,预测和抑制癫痫的发病,可用于中风患者的康复训练等。但在重症医学领域中,BCI的应用还比较有限。简单的“你好”两个字,代表了BCI在重症患者中的应用迈出了一大步。BCI技术有望实现重症患者和医护及家属的有效交流,切实反映患者病情变化,提高ICU患者诊治疗效,改善预后;同时也可及时反映患者诉求,实现ICU患者人文关怀的个体化及智能化。(记者 郭琳琳)