植入式脑机接口（iBCIs）是一种通过植入大脑的电极来记录神经活动并将其转换为外部设备控制命令的技术，旨在恢复瘫痪或其他损伤患者的运动、感觉和语言功能。自1998年以来，iBCIs已经进入临床试验阶段，主要针对中风、脊髓损伤（SCI）以及肌萎缩侧索硬化症（ALS）等严重神经损伤患者。然而，截至目前，全球尚未有任何一种iBCI设备获得医疗监管机构的批准用于市场销售。尽管iBCIs在临床研究和设备开发上有了显著进展，但研究的信息透明度、参与者数据的共享以及设备长期安全性等问题仍未完全解决。

本文对1998年至2023年间已知的iBCI临床试验进行了全面的回顾，分析了全球21个研究小组的67名参与者的相关数据。这些试验涉及不同类型的电极，目标是恢复运动控制、触觉感知以及沟通能力。本文旨在探讨iBCI领域的挑战，包括设备开发的技术难题、参与者群体的多样性问题、临床试验数据的透明性和共享机制的建立。

一、研究方法

1.1 数据来源与整合方法

本文作者对1998年至2023年间的iBCI临床试验进行了广泛的知识整合，并从多个数据库和平台获取数据，主要包括：

PubMed数据库：该数据库是生物医学领域的重要资源，通过关键词“iBCI”、“脑机接口临床试验”等进行检索，获得了与植入式脑机接口相关的出版物。研究团队不仅仅检索学术文章，还结合了各类实验结果的报告，确保数据的多样性和完整性。 

ClinicalTrials.gov数据库：这是美国政府建立的临床试验数据库，涵盖全球多个国家的试验情况。在该平台上，作者详细检索了所有涉及iBCI的注册试验，并分析了其试验的目的、设计、参与者、结果等信息。数据库为研究提供了关于试验起止时间、电极类型、参与者状态的详细数据。

Google Scholar与ORCID：为了补充PubMed和ClinicalTrials.gov中未提供的信息，研究者还使用Google Scholar和ORCID平台，追踪个别研究小组和研究人员的工作，确保不会遗漏重要的试验结果或进展。此外，通过ORCID上的信息，研究人员可以获取到那些没有通过同行评审发表的工作进展。

研究小组网站与媒体发布信息：除了学术数据库，本文还引用了很多研究小组的官方网站信息以及机构发布的新闻稿，特别是关注到某些数据可能尚未发表或仅在小范围内公布。尤其对于一些电极类型、临床试验的参与者数据，研究团队通过联系研究小组直接获取了未公开的部分数据。

1.2 数据筛选与整理

在数据收集过程中，作者对所有获取的试验数据进行了严格筛选。首先，针对每个数据来源进行了去重和整合，确保不同数据库中记录的试验不会被重复统计。其次，在筛选过程中，重点关注了长期植入试验，即电极在参与者体内长期存在的试验，短期使用诊断性电极（如用于癫痫诊断的ECoG电极）的临床试验则未被纳入。

为了确保数据的准确性，本文将所有获得的数据与参与的研究小组进行交叉核对，特别是对于那些数据存在不完整或者仅来自新闻稿的试验。共有21个研究小组，其中19个小组提供了详细的回复，确保了大多数参与者状态、电极使用和试验持续时间等数据的真实性。

1.3 临床试验的分类

本文将1998年至2023年间的临床试验分为两个时期：

1. 早期阶段（1998-2014年）：该阶段包括了最早的iBCI临床试验，这些试验主要集中在少数研究小组中，研究参与者较少，电极技术相对初步，解码算法也相对简单。早期阶段的iBCI临床试验主要在美国开展，技术多用于验证基本的运动控制和简单的交流任务。

2. BRAIN时代（2014-2023年）：随着美国BRAIN计划和欧盟HBP项目的推动，iBCI研究迎来了快速发展。在这一阶段，试验的地理范围从美国扩大到欧盟、亚洲和澳大利亚，参与者的多样性有所提高，电极技术、解码算法和反馈系统也取得了显著进展。

1.4 电极类型的比较分析

本文对不同电极的长期使用效果进行了比较分析，重点分析了神经营养电极（NTE）、微电极阵列（MEA）、皮质电图电极（ECoG）和血管内阵列（EVA）四种主要电极的性能。通过比较不同电极的植入时间、信号质量和生物兼容性，研究团队得出不同电极在长期植入中的优劣。此外，本文还收集了电极植入后的不良事件数据，并对电极的安全性进行了详细分析。

二、研究结果分析

2.1 全球iBCI临床试验分布

本文分析了全球iBCI临床试验的地理分布，发现美国在iBCI技术的研究中占据主导地位。全球67名参与者中，有51人来自美国，占比高达76%。欧洲的参与者占比为15%，主要集中在欧盟的6个研究小组中。亚洲的参与者数量最少，仅有2名参与者来自亚洲的研究小组，澳大利亚也只有4名参与者。

从参与者的病因来看，大部分参与者是由于脊髓损伤（SCI）而参与试验，占比43%。其次是运动神经元退行性疾病（如ALS），占比30%。中风导致的参与者约占17%。

2.2 电极类型的使用情况与效果

微电极阵列（MEA）：MEA电极被广泛应用于iBCI试验中，尤其是在美国和欧盟的多项临床试验中。MEA具有较高的空间分辨率，能够记录神经元的放电活动，这使得其在运动控制和触觉反馈试验中具有较大的优势。但是，MEA电极在长期植入中存在信号退化问题，某些参与者在植入后一年内出现信号质量下降，而另一些参与者则可以保持较为稳定的信号超过四年。目前，使用MEA电极的最长积极参与时间为8.5年。

皮质电图电极（ECoG）：ECoG电极是一种常用于癫痫手术中的电极类型，具有较好的生物相容性。虽然ECoG的空间分辨率不如MEA，但其异物反应较弱，信号稳定性较好，因此也广泛应用于iBCI试验中。该电极的植入试验在欧盟和美国都有广泛应用，特别是在匹兹堡大学的试验中使用了ECoG与MEA相结合的方案，取得了较好的临床结果。

神经营养电极（NTE）：这种电极主要在早期的iBCI试验中使用，具有较长的使用历史，但由于其复杂的植入程序和较低的空间分辨率，近年来应用逐渐减少。NTE的植入需要长时间的恢复期，并且只能提供较少的通道进行信号记录。

血管内阵列（EVA）：EVA是近年来新兴的一种电极类型，其最大的特点是不需要开颅手术即可植入，通过血管内的微创手术将电极植入到大脑中。这种电极在2024年之前刚刚开始进入临床试验，虽然其信号质量和稳定性尚需长期观察，但其微创的特点使得其在临床应用上具有很大的潜力。

2.3 试验参与者的多样性

尽管iBCI技术的临床试验数量逐年增加，但参与者的多样性问题依然显著。研究发现，女性参与者在所有67名参与者中仅占不到16%，并且女性的植入年龄普遍高于男性，男性参与者的平均年龄为44.6岁，而女性的平均年龄则为52.6岁。这种性别差异可能与临床试验设计中的风险规避有关，尤其是女性在生育年龄阶段更倾向于避免参与侵入性较高的试验。

2.4 设备性能与长期植入效果

本文通过对67名参与者的跟踪，分析了不同电极在长期使用中的性能表现。大多数参与者的植入时间集中在24到48个月之间，早期阶段的参与者平均参与时间为27.1个月，而BRAIN时代的参与者平均参与时间增加到了40.2个月。研究发现，尽管技术进步显著，但电极的长期信号稳定性仍然是一个亟待解决的问题。尤其是MEA电极，某些参与者在一年内即出现信号质量下降，这对设备的长期使用和推广构成了挑战

2.5 临床试验的安全性与不良事件

在iBCI临床试验中，研究团队也详细记录了电极植入后的不良事件，包括感染、设备故障以及电极移位等情况。虽然大部分不良事件能够通过手术纠正，但仍然对设备的安全性和耐用性提出了更高的要求。例如，某些参与者因为不良事件被迫提前退出试验，而这些退出参与者的平均植入时间为27.9个月。

图4 | 植入式脑机接口（iBCI）发表数据的总结。在多篇出版物中反复出现的任务，用数字指标评估任务性能。发表的任务性能结果被汇编在树的右侧的水平箱形图中。性能（顶部刻度）、报告每项任务的总出版物数量（底部刻度）以及任务旁边的参与者数量（n）也进行了说明。树的扩展表明了报告每项任务性能的出版物数量。参与者可能在多篇出版物中重复任务，或者一篇出版物可能有多个参与者。最右侧的刻度表示测量的指标，条形图评估了所有包含的值，详细说明见原文补充表4。CCPM，每分钟正确字符数；FES，功能性电刺激。

三、讨论与展望

虽然iBCI技术展示了巨大的潜力，但其面临的技术与伦理挑战同样不可忽视。首先，设备的长期耐用性和信号稳定性是制约技术普及的关键问题之一。其次，iBCI技术的广泛应用还需要面对伦理和隐私问题，尤其是如何保护参与者的大脑数据安全。

未来，随着人工智能技术、解码算法和新型电极材料的进步，iBCI有望在更多神经系统疾病中发挥作用。研究人员预计，到2026年，iBCI设备将逐步进入医疗器械市场，但在此之前，设备的安全性、稳定性以及伦理问题仍需深入研究和讨论。

本文对全球1998年至2023年间的iBCI临床试验现状进行了系统的回顾和分析，指出了当前研究中的技术瓶颈和挑战。通过全面分析不同电极的使用情况、参与者的多样性和临床试验的安全性，本文为iBCI技术的未来发展提供了有力的参考。

本文来自新知号自媒体，不代表商业新知观点和立场。
若有侵权嫌疑，请联系商业新知平台管理员。
联系方式：system@shangyexinzhi.com