虛實(shí)交互 這項腦機交互技術(shù)重塑運動(dòng)感知功能

近日，記者來(lái)到中國醫學(xué)科學(xué)院生物醫學(xué)工程研究所，由醫學(xué)人工智能與機器人中心主任李婷帶頭完成的光電多模態(tài)多范式腦機融合機器人關(guān)鍵技術(shù)榮獲 2023 年度天津市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

腦機接口通過(guò)大腦與外部設備連接，修復、重塑運動(dòng)感知功能，是醫學(xué)領(lǐng)域與人工智能領(lǐng)域共同攻關(guān)的發(fā)展方向，近年來(lái)，受到諸多關(guān)注。這一高端科技可以幫助癱瘓、卒中、漸凍人等恢復運動(dòng)感知功能。

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找到大腦與系統的最佳閾值

為什么沒(méi)有把這個(gè)項目下的所有設備直接做成全自動(dòng)的智能機器人？這項技術(shù)研發(fā)的設備，完全具備全過(guò)程自主化、智能化，幫助患者毫不費力的做一些動(dòng)作。

但李婷介紹說(shuō)：" 項目研發(fā)的初衷并不是讓患者完全依賴(lài)智能機器人，也不是讓患者一直使用腦機交互機器人，而最終目的是幫助患者康復?；颊咴谝饽畹闹湎?，加上設備的輔助作用，很容易實(shí)現人機交互訓練，快速恢復或重塑運動(dòng)感知功能。"

如何把握好發(fā)揮自身大腦的最大限度與運用智能輔助機器人的程度？怎樣才能尋找到兩者之間的平衡點(diǎn)，達到最佳的康復效果？李婷帶領(lǐng)團隊成員經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，在臨床試驗中，不斷通過(guò)患者使用反饋來(lái)調整，調到最佳閾值范圍。

李婷表示，智能機器人既要幫助患者最大限度的利用大腦，又不能對患者的大腦形成損傷，在應用輔助與利用大腦之間形成平衡，幫助患者盡快康復。

解決這一問(wèn)題，他們花費了幾年時(shí)間。最初，他們并沒(méi)有發(fā)現這一問(wèn)題，而是盡最大可能，讓人工智能、算法技術(shù)更優(yōu)，讓智能避障輪椅更加好用。但患者的使用效果卻并不佳。" 患者反饋智能避障輪椅速度太快了，我們想到，對患者來(lái)說(shuō)，不是快速、可控性能好就是好的，還要考慮不同患者能夠接受的速度、程度，畢竟患者不能像健康的人那樣走路。所以在系統與患者之間，我們要尋找最佳閾值。" 李婷說(shuō)。

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持續迭代讓患者快樂(lè )康復

而他們另一款針對不同場(chǎng)景研發(fā)的智能外骨骼機器人，也在臨床試驗過(guò)程中，發(fā)現了很多可以讓產(chǎn)品提升的空間。

" 首先這個(gè)產(chǎn)品的‘軸’和‘自由度’變多了，最初的產(chǎn)品就是‘背背佳’形態(tài)，現在不斷研發(fā)迭代，最新的產(chǎn)品形態(tài)提高了腦機交互的精準性。" 李婷說(shuō)。

同時(shí)，在臨床應用過(guò)程中，他們發(fā)現一個(gè)有意思的現象，患者普遍沒(méi)有耐心做康復訓練，他們又從產(chǎn)品角度著(zhù)手，怎樣讓患者不抵觸，打消不耐煩，體驗快樂(lè )康復訓練。

看似小問(wèn)題，背后他們認真花心思解決，增加患者最佳的體驗感。" 我們后面與多個(gè)相關(guān)科室進(jìn)行協(xié)作，配合智能外骨骼機器人，做了一套游戲系統，這樣就像‘升級打怪’，患者需要看著(zhù)游戲模式來(lái)做動(dòng)作，游戲分值越高，說(shuō)明患者動(dòng)作做的越好，康復也就越好。" 李婷說(shuō)。

此后，他們還解決了醫護與患者都嫌麻煩的導電極問(wèn)題。李婷介紹說(shuō)：" 一個(gè)患者用導電膏，加上最后清理的時(shí)間，大概時(shí)長(cháng)將近一個(gè)小時(shí)。" 看到這一臨床問(wèn)題，她與團隊成員繼續攻關(guān)研發(fā)，將最初的 68 個(gè)電極刪減到 6 到 8 個(gè)電極，這樣再打入導電膏，不到 10 分鐘。

" 光電多模態(tài)范式腦機融合機器人關(guān)鍵技術(shù) " 這一項目自 2016 年立項以來(lái)，數年攻關(guān)，產(chǎn)品的美觀(guān)度、技術(shù)不斷迭代升級。目前，他們研發(fā)的智能避障輪椅已是第 5 代產(chǎn)品，最新的智能外骨骼機器人設備是 4.5 代產(chǎn)品。

眼下，李婷考慮早一點(diǎn)申請下來(lái)醫療器械注冊證，后面要把產(chǎn)品里面的部分器件換成國產(chǎn)，繼續優(yōu)化改進(jìn)。

截至目前，中國醫學(xué)科學(xué)院生物醫學(xué)工程研究所醫學(xué)人工智能與機器人中心正在著(zhù)手 16 項國家級、省部級項目課題，參與已發(fā)布的國際和國家標準制定共 16 項，目前有 3 項國際、國家標準正在制定過(guò)程中，即腦機接口術(shù)語(yǔ)、腦機接口用例和腦機接口數據。

未來(lái)，李婷還將與團隊一起，在腦機接口這一領(lǐng)域繼續深耕，提高產(chǎn)學(xué)研水平，為養老、康復、醫療等解決現實(shí)問(wèn)題，同時(shí)做好相關(guān)科普工作，讓更多的人了解腦機接口技術(shù)，讓更多青少年愛(ài)上這一新興領(lǐng)域，為腦機接口儲備高端后備人才。