脑机接口在卒中领域的应用进展

脑机接口在卒中患者中的应用研究与探索目录01020304Contents卒中康复的现状与困境脑机接口原理及在卒中康复中的应用北脑一号——天坛初步探索脑机接口在护理领域的机遇和挑战卒中的危害与功能障碍中国人群卒中发病率居全球首位致残率为欧美国家

2.5倍致死率为欧美国家

5.0倍卒中的致残性主要源于卒中后常见的各种功能障碍，主要包括：运动功能障碍认知功能障碍语言与吞咽情绪与心理障碍如偏瘫、共济失表现为记忆力减功能障碍卒中后抑郁和焦虑调，导致患者肢退、注意力不集包括失语、构音高发，严重影响康体活动受限。中等。不清和吞咽困难。 复进程。系统、规范的康复治疗是改善功能、减轻残障的关键：物理治疗作业治疗认知训练言语治疗心理干预传统康复面临的“天花板效应”天花板效应：患者在接受积极康复治疗后，功能恢复进入平台期。无论增加多少训练量，都难以取得进一步的显著改善，恢复曲线趋于平缓。3-5月进入平台期，出现天花板效应。主要成因一般包括：神经可塑性受限受损环路修复达到自然极限，缺乏有效刺激。被动训练为主缺乏患者自身意图驱动的主动参与，难以激发大脑潜能。忽视个体差异标准化方案难以匹配每位患者独特的损伤模式。评估主观性强

治疗周期漫长患者参与度低 资源分配不均其他局限性卒中患者功能恢复曲线临床亟需一种能突破“康复天花板”，直接驱动受损神经重组的干预手段。脑机接口：突破卒中康复瓶颈的新兴技术脑机接口（brain-computer

interface,

BCI）：是在大脑与外部环境之间建立一种不依赖于人体外周神经肌肉的交流与控制通道，通过提取大脑的神经活动信息，使用计算机技术对信息进行特征提取、分类，转化为驱动外部设备的指令，通过建立类似体外神经环路,实现大脑与外部设备的直接交互。【是人脑与计算机（或其他电子设备）间建立的直接的交流和控制通道。】人类思考时，大脑皮层中的神经元会产生微小电流；思考的内容不同，被激活放电的神经元也不同。BCI通过直接监测神经元放电，提取大脑神经信号进行转化，从而控制其他设备。脑机接口→卒中康复直接靶向大脑神经中枢实现精准干预。与康复机器人、电刺激等技术融合构建多元康复体系。兼顾轻中重度损伤的功能修复与替代。脑机接口发展史理论与萌芽期1924年：汉斯・贝格尔首次记录人类脑电，发现脑电与精神状态相关，奠定脑机接口物理基础。1969年：动物可通过脑信号控制机械装置，推动脑机接口研究兴起。1973年：脑机接口概念正式提出，构建该领域理论框架。1920s-1970s产业化与多元化应用期技术爆发与临床突破期1988年：基于P300脑波的拼写系统问世，瘫痪患者可通过脑电信号打字，非侵入式脑机接口从理论走向实用原型。1998年：患者成功植入侵入式电极，实现脑控光标，侵入式脑机接口首次在人体完成神经信号采集。1980s-1990s概念验证与探索期2004

年：

实现瘫痪患者意念操控机械臂，成为侵入式脑机接口临床里程碑。2012

年：

瘫痪患者借助脑机接口控制机械臂独立端杯，验证真实生活运动能力。2014年：脑机接口机械外骨骼开球，展现非侵入式脑机接口康复应用潜力。2016年：首次太空脑机交互实验；刷新非侵入式脑机接口高速拼写纪录。2000s-2010s2020s至今2020

年后：多国将脑机接口纳入国家战略；Neuralink、Synchron

等推进侵入式技术商业化。2023年：Neuralink完成首例人体植入，实现意念控设备；中国浙大团队在植入式脑机接口临床取得突破。2024–2025年：脑机接口技术在医疗康复、神经疾病治疗等领域深化应用，伦理与安全受关注，行业标准逐步建立。脑机接口的基本组成01

信号采集模块负责从大脑中获取神经电活动信号（如EEG、ECoG），捕捉用户的原始意图。02

信号处理模块对微弱的原始信号进行放大、滤波和降噪预处理，去除干扰，提取清晰有效的信号特征。03

模式识别模块利用机器学习算法，从处理后的信号中识别用户的特定意图，将其转化为机器指令。04

控制与反馈模块将指令发送给外部设备（如机械臂、轮椅）执行动作，并将结果反馈给用户，形成闭环。基本组成问：如何让计算机“读懂”脑部信号呢？ 答：通过监测神经元放电来“翻译”大脑的意识01信号来源：运动皮层大脑运动皮层负责控制全身肌肉，神经元放电会产生神经信号。02信号采集：传感器监测传感器实时监测运动皮层的神经元活动，捕捉大脑发出的指令。意图训练：翻译大脑意识医生引导患者想象不同动作，记录对应被激活的神经元；建立

“大脑想法

—

神经信号”

的对应关系，让计算机读懂意识。03信号传输：体外设备执行神经信号经脑部传感器→胸部微型天线→外部计算机；计算机解析出

“上、下、左、右”

等意图，实现控制鼠标等设备动作。0405不断优化：精准匹配意图患者通过持续练习，让计算机响应与大脑意识高度同步。脑机接口的信号采集方式比较信号采集方式采集方式信号质量优势劣势通过外科手术将微电极阵列植入大脑灰质或深部核团，直接接触神经元。最高，分辨率达微米级，噪声干扰极低。信号精度高；实时性强；适合长期植入。手术风险、免疫风险；伦理争议大；技术复杂度高。通过开颅手术将电极置于硬脑膜下或脑表面，但不穿刺进入皮层实质。高，分辨率达毫米级，噪声干扰较低。信号精度较高、实时性较好；手术风险低于侵入式；支持中长期监测。；手术及感染风险；信号分辨率低于侵入式技术成本较高。通过介入手术将电极等信号记录装置从血管导入到特定脑区。中等偏上，分辨率毫米级，噪声低于非侵入式。信号质量优于非侵入式；•手术风险低于侵入式；支持较长期监测。手术风险，免疫风险；信号覆盖范围有限；长期植入可能引起炎症反应。佩戴头皮电极帽采集EEG信号，无需手术，操作简便。最低，分辨率为厘米级，易受肌肉电环境噪声干扰。无创、安全、易操作，成本低，适合大规模普及；可重复测试，无感染风险。信号噪声大，分辨率低；实时性差；受个体差异影响大。侵入式介入式非侵入式半侵入式脑机接口的应用场景监测诊断领域神经生理监测；睡眠监测；情绪与注意力监测等。睡眠质量优化；饥饿感监测与饮食建议；儿童发育评估；神经退行性疾病预防等。健康管理与疾病预防疾病治疗领域神经系统疾病干预；精神障碍治疗；疼痛管理等。康复领域运动功能康复；语言功能康复；感觉缺陷康复等。脑机接口，为许多治愈困难、后遗症严重、经济负担沉重的重大疾病开辟了全新的治疗路径。脑机接口介导的神经功能康复干预脑血管疾病、脑肿瘤或外伤等神经系统疾病都有可能导致运动、感知觉、认知、语言和情绪出现功能损伤。BCI技术可依据干预目标针对多种损伤功能进行修复替代。BCI技术能结合虚拟现实、游戏软件、康复机器人、功能性电刺激等技术有效改善痉挛状态和粗大运动功能，提升精细运动技能。运动功能的损伤修复BCI技术能够辅助高位截瘫等永久性神经损伤的患者自主行走，以及实现机械臂、轮椅、假肢和智能家居的控制。实现患者语言和意图的解码输出；结合语音转换和虚拟现实技术进行文字、语言和面部表情的直接输出。人工耳是修复和替代听障患者听觉的典型BCI技术；BCI技术通常以视网膜或视皮质植入视觉电极实现视觉功能的修复和替代。感知觉功能修复和替代运动功能的替代言语功能的替代脑机接口在卒中康复领域的应用现状中国在该领域近5年发文量居榜首。2025年7月中国发布《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》，标志BCI技术以国家战略形式系统推进。目前国际上BCI在脑卒中康复领域研究的前沿趋势是上肢康复、FuglMeyer评分、深度学习等。多模态技术融合催生短主流“BCI+”康复新范式根据不同阶段目标，灵活组合并应用多种被广泛验证的主流技术范式如BCI、功能性电刺激(FES)、机器人、虚拟现实(VR)等，通过构建信息丰富的闭环反馈系统，增强患者的参与感和神经可塑性。①BCI+FES③BCI+VR......②BCI+机器人④BCI+运动想象2024年首都医科大学附属北京天坛医院孟霞教授团队：基于运动想象的脑机接口康复训练•••••研究背景：上肢运动功能障碍是脑卒中康复过程中的一项核心挑战。近年来，脑机接口技术作为一种能够将大脑活动转化为外部指令的交互系统，逐渐被应用于脑卒中后的功能康复中。研究目的：探讨基于运动想象的脑机接口康复训练对缺血性脑卒中患者上肢运动功能的疗效和安全性。研究设计：多中心、开放标签、空白对照、盲终点评估随机对照试验。研究对象：共296例缺血性脑卒中患者参与研究，其中150例进入脑机接口组，146例进入对照组。纳入标准为18~80岁、NIHSS手臂项目评分为1-3分的缺血性卒中患者。研究方案：脑机接口组接受基于视觉运动想象的脑机接口康复训练，每天30分钟，每周5天，持续一个月。对照组接受传统康复训练，每天30分钟，每周至少5天，持续一个月。之后，两组均接受每天30分钟的传统康复训练，以保证两组训练时间相近。非侵入式BCI临床实证：运动想象2024年首都医科大学附属北京天坛医院孟霞教授团队：基于运动想象的脑机接口康复训练•••研究工具：上肢运动功能改善采用Fugl-Meyer上肢运动功能评估量表（主要结局指标）进行评估。次要结局指标包括：通过动作研究臂功能测试（ARAT）、Wolf运动功能测试、改良Ashworth量表测量的肌张力变化，以及通过工具性日常生活活动能力量表（IADL）测量的日常生活能力变化。安全性评估则关注3个月内所有不良事件的发生情况。研究结果：从基线到第1个月，脑机接口组的FMA-UE评分平均提升13.17分，对照组提升9.83分，两组间平均差异为3.35分（P=0.004）。安全性方面，脑机接口组共有33例（22.00%）患者报告不良事件，对照组为31例（21.23%），两组的不良事件发生率相似（P

=0.87）。研究结论：脑机接口康复训练可以在传统康复训练的基础上进一步改善缺血性脑卒中患者的上肢运动功能。非侵入式BCI临床实证：运动想象非侵入式BCI临床实证：运动想象+虚拟现实2025年南京医科大学第一附属医院联合南京体育学院、南京医科大学：运动想象+虚拟现实双任务BCI研究目的：验证基于运动想象-虚拟现实的双任务脑机接口训练对脑卒中患者平衡及注意力功能的作用。研究设计：单盲随机对照试点试验。研究对象：纳入30例脑卒中患者，其中试验组14例、对照组16例，纳入标准为下肢Brunnstrom≤Ⅳ级，并且存在平衡与注意力障碍。试验组通过脑电采集系统将成功的运动想象信号反馈至VR系统，联动脚踏板与平衡训练装置进行干预；对照组采用单纯脚踏车训练（无运动想象与VR）。研究结果：脑机接口组在Berg平衡量表、起立-行走计时测试及符号数字模态测试的改善值均显著优于对照组（P<0.05）。脑机接口组患者的平均注意力指数随训练次数增加而提升，治疗前后比较差异显著（P<0.05）。半侵入式BCI：“北脑一号”“北脑一号”：是一款半侵入式无线全植入脑机接口系统，该系统通过微型体内机、便携式体外机及专用软件算法的协同工作，实现脑电信号的高精度采集、传输、解码与反馈，助力患者重建运动、交流能力。“北脑一号”的核心：“高密度柔性电极”无需穿透脑组织、高精度信号采集与低手术风险；“低延迟无线传输”分为微型体内机与便携式体外机，摆脱线缆束缚；“智能解码算法”核心分为运动解码与语言解码，兼顾实时性与准确性三大技术的融合。“北脑一号”工作原理：模拟大脑与身体的自然神经传导过程，通过人工技术搭建“大脑-设备-外部世界”的直接信息交互通道，核心分为五大步骤，形成完整的“神经信号采集-预处理与传输-信号解码-指令执行-双向反馈”闭环。天坛实践

——“北脑一号”的临床探索职业：音乐教师入院评估（2025.3.17）：肢体肌力评估：右上肢：远端肌力0级/近端肌力3级；右下肢：远端肌力1级/近端肌力3级。心理状态评估：存在明显焦虑情绪，但对治疗抱有较高期望。自愿参与“北脑一号”智能脑机系统研究患者一般信息性别：男

•

年龄：47岁患者疾病信息主诉：脑出血后右侧肢体活动不利1年余。现病史：患者1年前（2024年2月22日）无明显诱因突然出现右侧肢体无力，伴有言语不清；头部CT示：左侧基底节区脑出血（28ml），保守治疗。后行康复治疗；目前患者神清语利，偶有找词困难，右侧上下肢活动困难，可拄拐行走，姿势异常。既往史：高血压，规律服药（苯磺酸氨氯地平5mg，琥珀酸美托洛尔47.5mg

Qd）。入院诊断：偏瘫；陈旧性脑出血（基底节，左）；高血压病2级（极高危）；肺肿物（微小）？；肺气肿天坛实践

——“北脑一号”的个案护理探索MDT团队构成由病房护士长、责任护士牵头，联合手术室、麻醉科、康复科、心理科等多学科专科护士组成，构建全方位护理体系。全流程风险管控针对手术的每一个环节进行细致的风险评估，制定详细的围手术期护理方案，确保手术安全和患者术后顺利康复。术前准备：多学科协作术前准备：患者评估与干预01

信息采集预训练提前指导患者熟悉术后BCI信息采集流程，重点训练保持专注、按提示想象动作等配合要点，确保术后数据采集的准确性。02

血压监测与控制针对患者高血压病史，制定严格的个体化降压方案，通过药物与生活方式干预，将血压控制在安全范围内，降低手术风险。03

心理护理与期望值管理评估发现患者存在焦虑情绪且期望过高。通过多轮沟通，帮助其客观认识手术效果，调整心理预期，建立积极的康复心态。04

全面身体评估对皮肤状况、营养水平等进行全面评估，采取针对性预防措施，重点防范术中压力性损伤等并发症的发生，保障手术安全。天坛实践

——“北脑一号”的个案护理探索手术过程手术时间：2025年3月20日

•

手术方式：全麻下植入“北脑一号”植入式神经采集系统。手术目标：在大脑运动皮层区域建立稳定的信号采集通道，为后续的BCI辅助康复训练做准备。手术结果：手术过程顺利，患者术后安全转入ICU进行密切观察。术后护理：并发症预防术后感染风险与预防颅内出血风险与预防癫痫发作风险与预防血管痉挛风险与预防严密监测体温，严格执行无菌操作，预防性使用抗生素，并加强伤口护理。持续监测生命体征、神志和瞳孔变化，严格控制血压，警惕任何异常迹象。遵医嘱预防性使用抗癫痫药物，保持环境安静，减少不必要的刺激。使用药物预防，并通过每日评估肌力、语言功能等，密切监测神经功能状态。天坛实践

——“北脑一号”的个案护理探索术后护理：个性化康复与心理支持个性化饮食护理康复训练指导针对患者素食导致的营养不均衡问题，制定包含优质蛋白和钙质的饮食计划，改善其营养状况。实施针对性步态纠正和平衡训练。关注患者心理障碍，建立信任，帮助其克服独立行走的恐惧，恢复信心。心理护理支持评估焦虑程度，采用接纳与承诺疗法疏导，并辅以药物改善睡眠，缓解焦虑，使其积极配合康复。术后护理：优化信息采集环境01

环境控制为患者选择远离电磁干扰的安静环境进行训练，确保信号采集的稳定性。02

舒适保障配备可调节的舒适座椅和桌子，防止因长时间训练导致的疲劳或跌倒风险。03

流程优化，调整作息与用药时间灵活安排护理操作，确保患者训练时精力集中。04

注意力引导训练前指导患者感受健侧肢体发力，强化大脑运动想象，提升信号采集成功率。天坛实践

——“北脑一号”的个案护理探索出院指导与延续护理全方位出院指导方案规划居家期间的用药管理、饮食建议及康复训练动作，确保居家康复安全有效。长期随访机制

(线上+线下)建立微信与电话双通道随访，定期追踪康复进展，及时调整方案。基于北脑一号高密度柔性电极全植入脑机系统的运动功能重建全流程管理脑机接口的全周期管理早期（约术后2周）：侧重伤口愈合与信号稳定性测试。中期（术后2-6周）：开始采集任务信号，训练个体化解码算法，患者学习如何用“意念”控制系统。强化期（术后2-3个月起）：进行高强度闭环训练，将控制指令与设备执行结果、感觉反馈结合起来，形成“意图-行动-反馈”的完整回路，促进大脑重塑。术后训练将硬件转化为能力的关键功能实现的核心，通常分为三个阶段：植入脑机接口绝非一次手术那么简单，而是一个涉及多学科、持续数月至数年的系统工程。03基于个体化影像规划手术路径；不同类型电极（如微电极阵列）的植入策略；从出血、感染到设备故障等各类风险及防范措施。手术植入精准与安全并重严格的医学评估；多模态脑功能定位；非侵入式信号可行性测试；

•全面的伦理与心理社会评估；“动态、分阶段、可追溯”的知情同意过程。术前评估审慎再审慎建立系统的评估体系；追踪设备性能（如信号质量）；注重客观评价患者功能改善、生活能力提升及心理社会效益。长期随访

04科学验证的必需环节01 02脑机接口护理角色——转变技术应用与操作掌握BCI设备原理，独立或协助佩戴设备、启动训练，成为新技术在临床一线的直接应用者。患者教育与支持通俗解释原理缓解焦虑，鼓励患者积极参与训练，成为康复之路上的重要支持者。观察与效果评估密切观察生理心理反应，记录数据并客观评价康复效果，为方案调整提供依据。多学科核心协作作为连接医生、工程师与治疗师的纽带，协调各方沟通，保障复杂系统工程的顺畅运行。临床研究参与收集护理数据，探索最佳流程与干预策略，推动BCI康复的循证护理实践。伦理关怀守护关注隐私保护与人文需求，确保技术应用始终以患者为中心，充满人文关怀。脑机接口在脊髓损伤患者中的应用脊髓损伤（SCI）患者常伴运动、感觉、排泄功能障碍

• 传统康复手段效果有限，BCI提供新路径路径代表研究技术方式应用目标关键优势皮层内解码Willsey2025,Ikegaya

2025侵入式：Utah皮层内微电极阵列

+

运动/体感皮层解码手指精细控制、游戏高自由度、长期稳定无创MI-BCIKim2026,Hu

2026非侵入式：EEG

+

外骨骼下肢步行、康复训练安全、可居家、双手自由新型任务解码Cai2026,Alawieh

2025非侵入式：EEG

+

深度学习/电刺激排尿/排便、技能加速学习填补临床空白、加速训练Ikegaya

2025：机器人辅助Utah阵列精准植入；2D虚拟手臂控制20/20成功，信号质量在100/200天仍可记录Kim

2026：MI-BCI较智能手表更适合双拐辅助外骨骼控制，用户满意度更高，但响应时间更长Hu

2026：随机试验证实BCI-外骨骼训练改善下肢运动、步行表现与抑郁症状Cai

2026：排尿/排便运动尝试解码，SCI组准确率约91%–95%，δ频段贡献最大Alawieh

2025：颈段TESS预处理

→

增强SMR局灶化/皮层抑制机制

→加速MI-BCI技能学习Willsey

2025：4自由度手指连续解码

→

虚拟四旋翼游戏控制，体现娱乐、社交连接与赋能感技术突破康复方向：BCI让外骨骼从“被动带动”转向“意图驱动”功能方向：从运动控制扩展到排尿/排便等自主功能技术方向：从EEG非侵入式走向iBCI高精度控制瓶颈：样本量小、长期稳定性、居家、安全性与训练负担脊髓损伤脑机接口的重点，正在从“能否解码运动意图”转向“能否形成稳定、可训练、可长期使用的功能闭环”脊髓损伤脑机接口技术路线：侵入式皮层内iBCI追求高精度控制，非侵入式EEG-MI

BCI服务外骨骼康复，非传统EEG-BCI范式则向训练增强和排尿/排便等自主功能拓展。脑机接口在渐冻症患者中的应用ALS-BCI应用时间轴核心 • BCI在ALS中的应用正从非侵入式视觉拼写，发展到植入式ECoG稳定点击拼写，再到皮层内iBCI意图语音解码；结论 • 趋势是更快、更自然、更长期稳定，但仍受限于患者筛选、训练负担、解码稳定性和侵入性风险。201820242026EEG-P300

BCI视觉拼写WolpawJRetal.Neurology,

2018侵入式ECoG稳定点击拼写CandreaDetal.CommunMed,

2024皮层内iBCI意图语音解码JudeJJet

al.CellReports,

2026三篇代表性研究对比WolpawJRetal.,

2018（EEG-P300)CandreaDetal.,

2024（ECoG-BCI)Judeetal.,2026(iBCI语音解码）技术类型非侵入式

EEG-P300视觉拼写BCI侵入式高密度

ECoG侵入式皮层内

iBCI语音解码系统对象/场景14例ALS患者居家独立使用1例ALS患者；长期植入；实验室环境下进行长期测试1例长期失语、闭锁、呼吸机依赖的ALS患者关键结果平均使用9个月，复制拼写准确率平均73%，系统可用率0.98，QoL总体稳定训练数据<44

min，模型90天无需重新训练，灵敏度97.8%，屏幕点击延迟0.68s，拼写速度10.2字符/min