內容提要：植入式腦機接口目前正處于技術爆發(fā)階段，該技術通過在大腦與外部設備之間建立通信，常用于言語康復、運動康復、神經康復和神經系統(tǒng)疾病治療。文章就國內外腦機接口研究進展進行概述，介紹了美國食品藥品管理局發(fā)布的關于植入式腦機接口設備指導原則的相關內容，也介紹了我國腦機接口設備的政策引導與技術監(jiān)管的概況，同時對植入式腦機接口設備監(jiān)管可能面臨的挑戰(zhàn)提出了相關思考，以期為該類產品的上市前監(jiān)管提供思路。

關 鍵 詞：腦機接口 植入式 監(jiān)管

腦機接口是一種在大腦與外部設備之間建立通信，實現中樞神經系統(tǒng)信號傳輸的技術[1]。該技術經歷了科學幻想階段和科學論證階段，未來將徹底改變人機交互方式[2-6]。隨著生物醫(yī)學工程、人工智能、神經科學等學科的融合發(fā)展，腦機接口技術正處于技術爆發(fā)階段。我國腦機接口相關研究始于20 世紀90 年代末，雖然起步較晚，但在腦機接口領域的科研投入、產出已經走在世界前列。

本文僅針對植入式腦機接口設備進行探討，即需通過神經外科手術將采集電極植入腦內特定部位，通過大腦電信號與外部輔助、增強或治療設備實時雙向交互，實現肢體運動、視覺、聽覺及語言等功能恢復或代替及腦部疾病治療等臨床效果的有源醫(yī)療器械。

1.腦機接口研究進展概述

腦機接口設備通常包括以下幾個模塊：①信號采集模塊（例如，導線和記錄電極）；②信號處理模塊，包括用于解碼、編碼信號和施加刺激（如適用）的軟件以及相關硬件；③刺激傳遞模塊（內部/ 外部刺激器和刺激電極）；④輔助操控裝置（例如，假肢、輪椅、應用于完整肢體的功能性電刺激器、外骨骼或機器人系統(tǒng)、通信設備和計算機）；⑤神經反饋的傳感器部件（如適用）；⑥程控儀。腦機接口設備對材料學、加工工藝、軟件算法、手術技術等領域均提出了較大挑戰(zhàn)。

肢體運動恢復是目前腦機接口最熱門的應用領域，腦機接口設備通過對患者運動意圖解碼，實現患者對外部設備的控制。清華大學洪波團隊采用“半侵入式”微創(chuàng)技術進行肢體運動恢復的研究，“半侵入式”技術將電極置于顱骨和大腦皮層之間的硬腦膜上，避免了開顱手術。該團隊的首例植入手術已在北京市宣武醫(yī)院完成，受試者高位截癱超過十年，植入腦機接口設備后受試者通過一個月的訓練能夠驅動機械手套來實現抓握。第二例植入患者經過短時間的康復訓練可通過腦機接口設備驅動屏幕光標進行操作。目前，該設備依據國家藥品監(jiān)督管理局《創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序》（國家藥監(jiān)局2018年第83號公告），已進入醫(yī)療器械創(chuàng)新通道。

浙江大學求是高等研究院與浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院神經外科合作，通過侵入式腦機接口技術恢復了受試者精細運動的能力。該名受試者2019年因高位截癱接受了腦機接口設備植入手術，經訓練后恢復了部分大關節(jié)運動，包括操控機械臂完成舉杯喝水、抓取食物、操縱鼠標等動作。精細運動對解碼能力的要求更高，浙大團隊繼續(xù)通過兩年的努力，使該受試者可通過操控機械臂書寫漢字[7,8]。

除了運動恢復，腦機接口設備還可用于感官補償，例如通過深度學習等算法對患者的神經活動進行解碼并轉換為文字、語音等，從而恢復患者的“交流”能力。加州大學戴維斯分校的研究團隊開發(fā)了一款腦機接口設備用于恢復因癱瘓或肌萎縮側索硬化（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS）等神經系統(tǒng)疾病而無法說話的人的交流能力，該設備通過4 個植入左側前腦回的電極芯片記錄大腦皮層信號，并將腦電信號解碼后轉化為語音。一例ALS 患者接受了該腦機接口設備的植入手術，在接受第一次30min語音數據訓練后，受試者達到了99.6%的詞匯表達準確率，詞匯量為50 個，在接受第二次1.4h 語音數據訓練后，受試者達到了90.2%的詞匯表達準確率，但詞匯量增至125000 個，經過不斷訓練，植入腦機接口設備8.4 個月后受試者詞匯表達準確率提升至97.5%[9]。

2.我國腦機接口設備相關政策與監(jiān)管概況

腦機接口技術在我國受到了各級政府的高度關注和大力支持，2016 年國務院印發(fā)的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》[10] 將“腦科學與類腦研究”列入科技創(chuàng)新2030 重大項目。2017 年科學技術部、教育部、中國科學院、國家自然科學基金委員會四部委聯合印發(fā)的《“十三五”國家基礎研究專項規(guī)劃》[11]，明確提出了腦科學與類腦研究將圍繞腦與認知、腦機智能、腦的健康三個核心問題，統(tǒng)籌安排基礎研究、轉化應用和相關產業(yè)發(fā)展。2023 年9 月工信部印發(fā)的《工業(yè)和信息化部辦公廳關于組織開展2023 年未來產業(yè)創(chuàng)新任務揭榜掛帥工作的通知》[12]，將通過揭榜掛帥的形式面向腦機接口等未來產業(yè)領域發(fā)掘培育一批掌握關鍵核心技術、具備較強創(chuàng)新能力的優(yōu)勢單位，加速新技術、新產品落地應用。

除了政策層面的支持，我國腦機接口標準化的工作也在穩(wěn)步推進。2024 年7 月1 日，工業(yè)和信息化部發(fā)布了“工業(yè)和信息化部腦機接口標準化技術委員會籌建方案”（以下簡稱“方案”）[13]。腦機接口標準體系主要由基礎共性、輸入輸出接口、腦機接口數據、應用、倫理和安全等五個部分組成。腦機接口標準化技術委員會成立后，將會優(yōu)化完善標準化路線圖，加快關鍵技術標準研制，推動標準宣貫實施。為促進腦機接口研究合規(guī)開展，防范腦機接口研究與技術應用過程中的科技倫理風險，國家科技倫理委員會人工智能倫理分委員會研究編制了《腦機接口研究倫理指引》[14]（以下簡稱“指引”），并于2024 年2 月發(fā)布。在“侵入式修復型腦機接口研究”章節(jié)中，明確指出植入式腦機接口設備在植入前應充分評估其風險和收益，確認其必要性和合理性。植入手術應盡量避免術中和術后的組織損傷、感染風險。術后應長期監(jiān)控安全風險，在腦信號衰減消失或裝置失能時及時處置。

2023 年9 月27 日，人工智能醫(yī)療器械創(chuàng)新合作平臺召開2023 年第二次管理委員會會議，平臺成員單位中國信通院提請成立腦機接口研究工作組（以下簡稱“工作組”），經管委會討論，一致同意成立該工作組[15]。2023年10月31日，工作組更新了《腦機接口技術在醫(yī)療健康領域應用白皮書》[16]。與2021年版的白皮書相比，新版白皮書增加了腦機接口的新技術、以用戶為中心的腦機接口設計和評價方法、腦機接口技術醫(yī)療應用的標準化操作流程與功效評價方法等內容，其中，腦機接口可用性評估指標和腦機接口醫(yī)療應用功效評價方法，對腦機接口生產企業(yè)的設計開發(fā)和評估具有實際的指導作用。

3.FDA腦機接口設備監(jiān)管的關注點

憑借人才與技術優(yōu)勢，美國在腦機接口領域仍然處于領先地位，美國食品藥品管理局（Food and Drug Administration，FDA）關于腦機接口監(jiān)管體系的建設也在不斷完善，具有一定的借鑒意義。

Neuralink 是全球最受關注的腦機接口設備公司，Neuralink的植入式芯片含有64 根聚合物柔性線插入大腦運動皮層，提供1024 個記錄單個神經元活動的位點。在2023年5 月正式批準Neuralink 可開展人體臨床研究之前，FDA曾以安全風險為由至少兩次拒絕了Neuralink的臨床試驗申請。FDA關心的風險點包括但不限于：植入設備的鋰電池、微小導線游離至大腦其他區(qū)域，移除植入物產生的腦損傷、發(fā)熱以及術后炎癥等[17,18]。2024 年1 月28 日，Noland Arbaugh作為Neuralink芯片首位人類受試者，接受了腦機接口設備植入手術。術后一個月有85%的柔性線從Noland的大腦中縮回，導致設備無法正常工作。為了解決該問題，Neuralink 改進了算法，使用剩余電極記錄電極附近神經元群的平均放電而不再是單個神經元的電信號[19,20]。

Neuralink 開展臨床試驗的經歷值得各監(jiān)管機構借鑒，由于腦機接口設備長期植入風險高且潛在風險尚未被充分識別，再加上取出難度大，從保護醫(yī)療器械臨床試驗過程中受試者權益的角度考慮，申請人在臨床試驗前應開展充分的研究，對擬申報腦機接口設備的安全性和有效性進行充分評估，并有處置的預案。

FDA于2021年5月20日發(fā)布了《用于癱瘓或截肢患者的植入式腦機接口（BCI）設備的非臨床和臨床考慮因素——行業(yè)和FDA工作人員指南》[21]（以下簡稱“指南”），該指南為用于恢復癱瘓或截肢患者喪失的運動和/ 或感官功能的植入式腦機接口設備的非臨床和臨床試驗設計提供了指導。

指南認為腦機接口設備可通過動物試驗評估設備安全性、有效性和長期植入的可靠性等內容，但無法評估認知。動物試驗可基于設備的作用機制和風險控制情況進行設計。動物模型的選擇建議考慮設備類型、適應證和植入部位，動物數量應充足，動物試驗持續(xù)時間取決于設備的預期風險。動物試驗的手術方法及手術部位應在報告中進行詳細描述并說明其與臨床實際使用的差異，動物試驗應盡可能使用臨床預期使用的手術工具。若植入部件預期可取出，則建議在動物試驗時驗證取出植入部件后的安全性。

指南建議對植入組織進行組織病理學或組織形態(tài)學評估，包括結構分析和對與神經組織相關的損傷標記物的評估。這些標記物可能包括中樞神經系統(tǒng)組織中的壞死神經元、神經突、星形膠質細胞和小神經膠質細胞，或周圍神經系統(tǒng)的軸突、施萬細胞和髓磷脂。建議申請人對特定損傷標記物的選取提供依據，并證明組織學試驗方案對主要的不良反應檢出的敏感性。關于組織病理學評估，建議對評價者設盲。

對于涉及施加電刺激的腦機接口設備，則應驗證刺激的安全性，具體的試驗方案與設備實際使用情況有關，可包括急性和長期刺激測試。急性刺激測試可在24h內對動物持續(xù)施加最大輸出參數（動物可在鎮(zhèn)靜狀態(tài)），試驗結束后，對刺激靶點進行組織學評估。長期刺激測試可在刺激時長和頻率上模擬臨床最不利情況，建議驗證最大輸出參數，試驗結束并移除植入設備后，可對周圍組織進行組織病理學評估。

對于長期可植入設備，應評估其在體內長期植入的可靠性。對于涉及信號采集的設備，應在整個植入過程中使用定量指標（例如，信噪比和尖峰振幅）評價其有效性，還可記錄體內電極的阻抗來評價設備的功能性。對于施加刺激的設備，也應測量阻抗來評價設備的功能性。試驗結束并移除植入設備后，應使用顯微鏡觀察設備組件（例如，電極導線、絕緣層、引線和連接器等），檢查其損傷或其他故障模式。

指南對腦機接口設備臨床研究設計的考慮因素以通用條款居多，本文選取幾條筆者認為針對性強的內容以供借鑒。腦機接口設備的臨床研究，建議在家庭環(huán)境中開展，如果該產品需要護理人員參與，建議在臨床試驗方案中明確受試者和護理人員需要接受的培訓，并在臨床試驗中評估護理人員的表現（例如，所需時長、注意力和體力）。同一臨床試驗可能同時包括多個治療組，例如脊髓損傷、中風或其他疾病，若存在這種情況，應說明合并統(tǒng)計的合理性。此外，建議對植入式腦機接口設備的臨床研究至少隨訪1 年。

4.腦機接口設備監(jiān)管的挑戰(zhàn)與思考

植入式腦機接口設備的監(jiān)管涉及多個層面、多個學科，雖然國家和各省市出臺了一系列鼓勵性政策和指導性文件，但監(jiān)管的具體實施仍存在諸多挑戰(zhàn)。

4.1“定制式”解碼軟件

信號處理軟件是植入式腦機接口設備的關鍵組成部分，通過對腦信號進行解碼實現對外部輔助操控裝置的控制。目前部分植入式腦機接口設備廠商引入深度學習算法對腦信號進行解碼，考慮到個體差異和植入部位與神經元位置關系的不確定性，廠商往往需要以用戶為單位進行算法訓練，這就導致最終用戶獲得的是“定制式”解碼軟件[16]。并且，如果植入后發(fā)生電極位移或電極失效，解碼軟件就存在“二次訓練”的可能性。

4.2 倫理

大腦在人類身份認同、思想、情感和行為等多方面發(fā)揮關鍵作用，因此腦機接口設備，涉及的醫(yī)療應用倫理問題面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。《新英格蘭醫(yī)學雜志》上刊登一篇文章，通過兩個與植入式腦機接口設備相關的假設案例闡述了這一觀點[22]。第一個案例涉及設備管理問題。P先生植入腦機接口設備3 年后，設備發(fā)生故障停止工作，然而生產商已經破產，無法獲得需要更換的零件，患者體內只留下一個失效的植入物。植入式腦機接口設備移除的高風險和硬件不兼容等問題使得設備生產商無疑將承擔更多的術后責任，而在政策法規(guī)方面，也應盡早討論防范潛在風險的具體預案。

第二個案例涉及設備解碼過程中泄露患者隱私的問題。如某患者對婚姻狀況的想法被研究人員“讀”到。腦數據的泄露不僅可能侵犯個人隱私，還有可能泄露商業(yè)機密甚至國家機密，因此對于腦數據的使用，國家層面應加強監(jiān)管的立法工作。

近兩年我國陸續(xù)出臺了《精神疾病腦機接口研究倫理治理多學科專家共識》[23]《腦機接口研究倫理指引》等倫理相關文件，但由于人們對腦的認知不夠全面，植入式腦機接口設備涉及的醫(yī)療應用倫理問題尚未被充分識別，隨著臨床研究的不斷深入，新的倫理問題也會逐漸暴露，相關的管理文件也應適時修訂。

5.小結

目前，國家器審中心尚未對腦機接口設備發(fā)布專用指導原則，在開展臨床試驗前申請人可參考《醫(yī)療器械產品受益- 風險判定技術指導原則（2023 修訂版）》[24] 和《醫(yī)療器械安全和性能基本原則符合性技術指南（2022 年第29 號）》[25]對受試器械進行風險受益分析和安全性有效性確認。腦機接口設備的臨床試驗設計可參考已發(fā)布的《醫(yī)療器械臨床試驗設計指導原則》[26]，臨床試驗應按照《醫(yī)療器械臨床試驗質量管理規(guī)范》開展[27]。針對腦機接口等高端設備的受理前溝通交流，器審中心建立了審評前置工作機制，可將醫(yī)療器械技術審評重心向產品研發(fā)階段前移。同時申請人還可利用創(chuàng)新綠色通道，與器審中心就重大技術問題、重大安全性問題、臨床試驗方案、階段性臨床試驗結果的總結與評價等問題進行溝通交流。