Page 69 - 《中国医疗器械杂志》2026年第2期
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Chinese Journal of Medical Instrumentation                                         2026年 第50卷 第2期

                                                    综     合     评    述



                                                        [17]
              脑成像模式的混合BCI。2019年，KHALAF等 提                       复神经损伤患者的运动功能。
              出了一种新的运动想象混合BCI，将使用脑电图                                虽然基于fUSI的BCI技术的可行性已被证实，
              （electroencephalography, EEG）结合fTCD与仅使            但将其转化为医疗器械并应用于临床还需解决很多
              用EEG相比，新的混合系统在准确率方面显著提                            问题。首先是颅骨衰减，由于成人颅骨较厚，导致
              高。与现有EEG结合功能性近红外光谱混合脑机接                           信号衰减，难以实现深部脑区有效成像。其次，血
              口相比，它在更短的任务时间内实现了相似或更高                            流响应与神经活动的时空分辨率存在差异，fUSI时
              的准确性。结果证明，混合系统是实时BCI应用中                           间分辨率为秒级，难以捕捉毫秒级神经元放电的情
              一个很有潜力的方向。除了心理任务外，视觉反馈                            形，影响BCI实时控制精度。再次，现有fUSI设备
              也是一个重要的研究方向。2025年RABBITO等                   [18]  灵敏度和信噪比有限，在复杂颅骨条件下难以检测
              利用fTCD技术提出了一种基于半球偏侧的神经反                           到微弱血流信号。最后，缺乏高效算法区分生理性
              馈系统，通过超过4次的神经反馈训练有效提高了                            波动与任务相关神经活动。这些问题导致fUSI在成
              个体自主控制血液流向大脑左侧或右侧的能力。监                            人BCI中多限于开颅或骨窗等侵入式场景，而儿童
              测双侧血流速度的变化可以得到侧化的视觉神经反                            患者虽可部分适用，但技术成熟度与临床转化路径
              馈，进一步提高解码性能。最近，在他们最新的研                            仍有待突破。
              究成果中，利用fTCD研究了在主动和想象执行简
                                                                 2    基于超声的脑神经调节技术
                                                      [19]
              单运动任务时的半球侧化问题对血流的影响 。研
              究结果也为运动任务的神经相关性研究提供了证                              2.1    经颅聚焦超声调节脑神经原理
              据，未来该技术在BCI和神经康复方面有很大的应                               tFUS是一种非常有前景的无创治疗方法，具有
              用潜力。                                              聚焦精度高和扩展性强的优点。该技术通过相控
               1.2    功能超声成像                                    阵换能器阵列，将高频机械波穿过颅骨，形成高
                  近年来，随着超声成像时空分辨率的提升，超                          度聚焦的声场。该技术通过聚焦声束在神经组织
              快速超声成像技术应运而生，其成像帧频可达上万                            中产生机械效应，可改变某些对力或机械刺激敏
              赫兹，由此提高了低速、微弱血流检测的灵敏度，                            感的神经区域的活动          [25-26] 。它不仅可以直接调节神
              从而催生出fUSI       [9-10] 。fUSI基于神经血管耦合机             经元的膜电位和动作电位的放电，还能够重复刺
              制，在无造影剂情况下对整个大脑/脊髓的全脑血                            激诱导神经活动的变化，从而在大脑皮质和更深
              容量的变化进行可视化成像，进而表征大脑/脊髓                            层次区域实现多位点靶向神经调节 。最终，这
                                                                                                  [27]
              神经元的功能活动，目前在临床前 和临床研究                             种方法会对整体脑功能产生重要影响。目前，国
                                               [20]
              中 均取得了较好的成像效果。                                    内尚未有此类医疗器械产品注册，但医院、高校
                [21]
                  2021年，NORMAN等 首次将fUSI引入BCI领                   及科研机构已积极开展多项临床研究，探索其在
                                      [22]
              域。利用微创fUSI技术，经硬脑膜以100 μm的分辨                       脑功能调控、神经疾病治疗等领域的应用潜力。
              率记录非人灵长类动物大脑深部区域的信号，并对                            尽管该技术仍处于发展阶段，但其无创、精准的
              fUSI信号进行解码，结果发现，该技术可在几秒钟                          优势已展现出显著的临床应用前景，未来有望通
              之内预测非人灵长类动物将要进行的行为（眼球                             过进一步优化设备与算法，推动相关医疗器械产
              运动或伸展）、运动方向以及它们计划何时运动，                            品的研发与转化。将tFUS与其他脑神经信号采集
              证明了开发微创、高分辨率BCI设备的可行性。                            技术（EEG、MRI、US等）结合使用，可形成具
              2023年，BERTHON等 提出了利用神经网络分析                        有闭环反馈功能的BCI设备。
                                   [23]
              fUSI数据集以解码动物行为的方法。研究表明，经                           2.2    经颅聚焦超声刺激在脑机接口的应用进展
              过适当训练的单个fUSI的2D图像能准确预测大鼠                           2.2.1    基于EEG的闭环经颅超声神经刺激
              的运动或休息状态，证明了基于fUSI的神经网络解                              闭环脑神经刺激技术在神经系统疾病治疗中发
              码能力。同年，GRIGGS等 使用fUSI从恒河猴的                        挥着关键作用，经颅超声神经刺激是一种成熟的调
                                       [24]
              后顶叶皮质采集眼睛和手运动时的数据，经过训练                            节动物或人类神经的方法，目前大部分可用的
              后，猴子们可以通过闭环功能超声BCI实现多达                            tFUS系 统 都 以 开 环 模 式 提 供 脑 刺 激 。 2020年 ，
              8个运动方向的控制。这种fUSI-BCI为低侵入式                         YANG等 开发了一种可用于体内实时无创调节小
                                                                        [4]
              （硬膜外）BCI发展提供了新的证据，未来有望恢                           鼠海马体神经活动的闭环经颅超声刺激系统，它不


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