广东新动力 从病房走出的脑机AI,有望帮更多人“睡好觉”
“以往失眠严重的患者往往需要在医院过一夜,身上戴满各种睡眠监测设备,这样正常人可能都很难睡好,容易导致睡眠监测的结果不准确。”
在广州医科大学附属脑科医院,长期从事睡眠干预治疗的睡眠与节律医学中心主任刘亚平对记者说,随着脑机AI技术和设备的引入,未来患者有望在家中就能完成低负荷的睡眠监测和干预,排除睡眠监测环境干扰因素的同时,还能实时根据患者的睡眠状态自动调整干预方案,为睡眠干预带来了全新的思路。
脑机AI技术可实现大脑和外部设备的直接交互,属于国际前沿科技领域,越来越受到各国政府、学术界、产业界的高度重视。近日,南都·湾财社记者跟随人工智能与数字经济广东省实验室(广州)(简称“琶洲实验室”)相关负责人,前往多个脑机AI技术的落地应用场景实地走访。
记者采访了解到,当前脑机AI技术及相关设备已在医疗器械、家庭消费、学校教育等多个方向展开市场化探索。华安证券预测,该产业已进入高速发展期,预计未来数年复合增长率将超25%,中国有望凭借非侵入式技术实现领先的医疗健康领域商业化落地。
从病房走出的脑机AI设备 有望帮助更多人“睡个好觉”
据了解,脑机AI技术的开发背景源于一个并不大众但十分重要的问题:如何帮助那些因疾病或意外失去行动能力的人重新获得自主生活的权利?在过去,高位截瘫患者只能依赖他人照顾,生活充满了不便。
通过脑机AI技术,设备能够直接读取大脑信号并与外部设备交互,从而可以帮助高位截瘫患者通过“意念”控制轮椅移动,或者控制智慧病房内的灯光、空调、护理床等各种设备,从而显著改善患者的生活质量。
广州医科大学附属脑科医院睡眠与节律医学中心,不少患者前来寻求解决睡眠障碍问题。
如今,伴随更多跨学科科研工作者、实验室机构和科创企业的持续推进,这项技术正在走出失能患者病房,进入更加大众化、生活化的场景应用。
刘亚平记得有一位患者魏先生,长期饱受失眠困扰,每晚躺在床上辗转反侧,甚至需要依赖安眠药才能入睡。然而,在尝试了头环样式的“脑机AI正念冥想系统”后,魏先生的生活发生了巨大变化。通过正念冥想训练,他能够在设备的引导下,将注意力集中在篝火的摇曳、海浪的起伏中。这种训练不仅帮助他快速入睡,还显著改善了他的情绪状态。
患者佩戴脑机AI设备进行正念冥想训练。
据刘亚平介绍,正念冥想和认知行为疗法是一种临床上行之有效的心理治疗方法,目前全国已有多地将心理治疗纳入医保。不过,传统正念冥想需要专业人员的引导训练、需要患者充分理解和有效执行,也较难以评估效果。
而脑机AI系统的优势在于能够通过实时监测脑电波,给予患者更实时的反馈和个性化指导,通过训练实现自我调节。同时,医生也能通过数据报告更好地了解患者的状态和训练进展。通过多方面的提升,脑机AI系统能让这一治疗手段发挥更好的效果。
AI助力多模态识别 无创也能实现“意念”控制
记者在走访中了解到,上述在医院病房、心理治疗等场景的脑机AI系统应用背后,技术来源为琶洲实验室常务副主任、华南理工大学教授、博士生导师李远清和他的科研团队。
据悉,李远清团队在该领域已深入研究20余年,2008年成立华南理工大学脑机AI与脑信息处理中心,2012年便开始与医院合作针对病人需求研发脑机AI应用技术。2019年,团队成立了华南脑控(广东)智能科技有限公司,开启产业化进程,目标成为多模态脑机AI领域的头部企业。
据介绍,脑机AI分为侵入式和非侵入式两大类,李远清团队研究的是非侵入式脑机AI,应用前景广阔,目前已打通了从源头技术研发到基础理论框架,再到科研成果转化的全链条。
非侵入式脑机AI的优势显而易见:无需进行开颅手术植入,使用成本、安全性、便利性都有显著优势。但相较接入式脑机AI,非接入式也显然存在信号读取不直接的准确性问题。
非侵入式脑机AI设备。
因此在团队研究人员看来,非接入式脑机AI的技术关键一方面是在于如何尽可能提高脑电信号的识别精度,另一方面是通过多模态的信号识别,借助AI算法来融合“解码”,综合实现“意念”操作设备的效果。
“单一的脑电信号虽然能够反映大脑的意图,但在复杂环境中容易受到干扰。而通过结合眼电和肌电信号,设备可以更准确地判断用户的意图。”据琶洲实验室研究员黄骐云介绍,该团队一直在探索如何将脑电、眼电、肌电等多种信号结合起来,以实现脑机AI设备更精准的控制。
例如,在AI轮椅的控制中,用户不仅可以通过眨眼来确认指令,还可以通过头部的微小摆动来调整方向。这种多模态信号融合的方式,不仅提高了设备的灵敏度,还减少了误操作的可能性。“我们还计划在未来加入人脸识别等更多技术,进一步提升设备的交互体验,让它能应用于更丰富的场景。”
较传统医疗手段优势突出 AI医疗有望撬动蓝海市场
“根据中国睡眠指数报告的数据,我国有5亿多人存在睡眠障碍的问题,这是一个非常庞大的数字。”广州医科大学附属脑科医院精神神经科学研究所副所长、睡眠医学研究室主任艾思志接受采访时说,目前常用的药物治疗手段如果长期使用可能存在一些副作用、不良反应,也会有耐受性、成瘾性的问题。而物理治疗如常用的经颅磁刺激治疗,需要患者至少在一个月时间里每天都要到医院进行治疗,这对于许多患者来说颇为不便。
这也意味着,如果脑机AI技术能够成为一种行之有效的睡眠障碍治疗手段,将迎来非常广阔的市场。
广州医科大学附属脑科医院睡眠与节律医学中心。
“对于失眠障碍治疗,我们认为数字疗法将会非常适用,目前行业里对此已经形成了一定的共识。”艾思志说,类似脑机AI正念冥想系统等数字化疗法,由于能够进行远程干预,不需要患者持续到医院进行治疗,也方便对患者的治疗进行长期追踪,能够大幅提升医生的诊疗效率,同时患者的依从性也较好。“像数字化的认知行为治疗、基于脑机AI的冥想训练,我认为这些方法可能在未来对于失眠的治疗是非常有前景的。”艾思志说。
据了解,目前脑机AI设备在医院中的应用主要是通过院企合作的实验性方式,医生提供临床需求,工程师负责技术开发,通过跨学科融合创新,共同推动脑机AI技术的发展。
“如果要接入医院进行大规模使用,首先必须通过临床试验,获得医疗器械资质。”刘亚平对记者说,据他介绍,目前认知行为疗法本身就是一个较新的心理治疗领域,而应用最先进的脑机AI设备更是走在医疗行业的前沿,在前景广阔的同时,也有一系列复杂问题需要不断改进解决。
刘亚平表示,一方面希望脑机AI设备能够顺利通过相关认证,早日成为医生治疗的好伙伴,另一方面也希望脑机AI设备能够走向消费市场,成为人们情绪管理的得力助手,帮助人们更好地应对生活中的压力。
采写:南都·湾财社记者 徐劲聪
视频/摄影:黄怡婷 陈冲
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