第89届CMEF中国国际医疗博览会专题记录：从CMEF展览看脑机接口非侵入式发展方向

西南证券研究发展中心 2024年4月 第89届CMEF中国国际医疗博览会专题记录 从CMEF展览看脑机接口非侵入式发展方向 分析师：杜向阳 执业证号：S1250520030002 电话：021-68416017 邮箱：duxy@swsc.com.cn 联系人：陈辰 电话：021-68416017 邮箱：chch@swsc.com.cn 43141 目录 CONTENTS 脑机接口工作方式及技术路线 脑机接口技术难点 CMEF展览参展公司特点 1 2 核心要点 前言：本次第89届CMEF中国国际医疗博览会中脑机接口主题是一个亮点。近年来，脑机接口技术在医疗领域不断取得新成果，除了非侵入式采集方式，国内各大高校及科研实验室也在探索侵入式脑机接口。本次CMEF参展企业更多聚焦于非侵入式，以临床康复、脑功能评估、脑机交互为主要应用领域。 脑机接口工作方式及技术路线 工作方式：脑机接口（BCI）不依赖正常外周神经及肌肉组成的通讯系统，直接为大脑提供新信息交流及控制通路。主要组成为：1）传感器（电极）；2）信号处理（数据采集和处理单元）；3）编解码（信号解码和特征提取算法）；4）用户界面；5）外部设备。 技术路线：1）侵入式（应用于神经替代、神经调控相关技术和产品）；2）半侵入式（对大脑信号提取的精准度要高于非侵入式）；3）非侵入式（应用在更广泛的生活生产领域，如康复训练、教育娱乐、智能生活、生产制造等众多方面，主要面向产业和消费领域）。 CMEF展览参展公司特点：CMEF此次共8家脑机接口企业参展，皆为非侵入式技术方式 产品主要集中在三类应用：1）脑功能评估（柔灵科技、鼎新惠康、傲意科技、慧创医疗）；2）脑机交互提供交流途径（念及智能）；3）康复治疗（司羿智能、臻泰智能、术理智能、念及智能）。 行业发展预期： 国内外公司会加速临床实验，获得更多认证，推动行业发展。 非侵入式技术在康复训练、人机交互方面预计更快实现商业化，但对于治疗方面的突破性进展仍需时间。 脑机接口技术难点：侵入式+非侵入式 侵入式技术难点在于柔性电极稳定性、芯片开发、供应链稳定性、以及手术安全性。具体体现为：1）柔性电极的可靠性及高良品率；2）芯片开发；3）供应链稳定性；4）植入方式创伤较大。 非侵入式技术难点在于信号的质量及稳定性，目前采集设备配有信号放大器增强信号稳定性。具体体现为：1）信号质量和稳定性；2）空间分辨率和信号解析度；3）个体差异和适应性；4）长期稳定性和可靠性；5）实时处理和计算能力。 风险提示：行业竞争加剧风险、政策风险政策风险、研发不及预期风险。 脑机接口工作方式及技术路线 3 脑机接口系统一般由4-5个部分组成 1.传感器（电极）：传感器是脑机接口系统中的重要组件，用于捕捉大脑活动的信号。常见的传感器包括脑电图（EEG）电极，功能磁共振成像（fMRI）扫描仪等。这些传感器能够测量大脑的电活动、血氧水平和其他生理指标。 2.信号处理（数据采集和处理单元）：数据采集和处理单元负责接收传感器捕捉到的信号，并进行信号处理和分析。这些单元通常包括放大器、滤波器、模数转换器等设备，用于提取和转换脑活动信号。 3.编解码（信号解码和特征提取算法）：信号解码和特征提取算法对采集到的脑活动信号进行分析和解读。这些算法能够将脑信号转化为可理解的指令或控制信号，以实现与外部设备的交互或控制。 4.用户界面：用户界面是脑机接口系统与用户之间的交互界面。它可以是计算机程序、虚拟现实界面、机器人控制界面等，用于显示反馈信息、接收用户指令或提供对外部设备的控制功能。 5.外部设备：外部设备是脑机接口系统与外界环境进行交互的目标设备。它可以是计算机、智能手机、电动轮椅、假肢等，根据用户的需求和应用领域而定。 6.有时也会应用到双向干预：用于治疗，如通过检测信号发射电刺激治疗癫痫等疾病。针对不同应用开发应用层部分。例如癫痫治疗，双向脑机接口通过检测特定信号并进行电刺激来干预疾病状态。 脑机接口（BCI）不依赖正常外周神经及肌肉组成的通讯系统，直接为大脑提供新信息交流及控制通路 资料来源：US Government Accountability Office GAO-22-106118 Brain-Computer Interfaces，LegalBand，西南证券整理 脑机接口工作方式 非侵入式穿戴 脑电采集 信号获取 特征提取 模式分类 信号输出/执行 运动辅助、娱乐、沟通互动等 信号反馈 信号处理 由机到脑 4 主要有侵入式、半侵入式、以及非侵入式三种技术路线 1.侵入式（用在医疗治疗领域更多）：是指对深入到颅骨以下的组织进行信号采集和记录。常见技术手段包括皮层脑电图（Electrocorticogram, ECoG）、单个神经元的动作电位（Spike）和局部场电位（local field potential, LFP）。也有技术以介入为手段，以创伤性较小的方式将电极送入颅内血管来采集脑电信号。最有可能率先落地并带来市场收益的是神经替代、神经调控相关技术和产品。 2.半侵入式：局部创伤性脑机接口通常通过将微型电极阵列植入脑内获取局部神经元活动信号，例如局部场电位（Local Field Potential，LFP）。该技术具有高空间分辨率和较高的识别准确性，但需要进行手术植入电极，存在一定的风险，且成本高昂。对大脑信号提取的精准度要高于非侵入式。 3.非侵入式（用在生活场景更多）：采用无创采集技术在头皮表面或附近采集大脑响应信号。常用技术手段包括脑电图（electroencephalography, EEG）、功能近红外光谱（Functional near-infrared spectroscopy, fNIRS）、脑 磁 图（magnetoencephalography，MEG）、 功能核磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）。安全无创，受限于在脑外采集信号的强度与噪声干扰，目前可实现的脑机交互性能有限。应用在更广泛的生活生产领域，如康复训练、教育娱乐、智能生活、生产制造等众多方面，主要面向产业和消费领域。 非侵入式技术在医疗康复领域展示出落地潜力，商业化应用场景集中在康复治疗与人机交互 资料来源：华中科技大学，Zhen Tech 官网，西南证券整理 三类技术路线采集信号位置有区别 控制信号 受损神经 感觉反馈 脑机接口康复原理 运动意图识别 处理器 康复机器人 肢体运动 任务诱导 视觉反馈 脑机接口工作方式及技术路线 CMEF展览参展公司特点 5 产品主要集中在三类应用： 1.脑功能评估：脑机接口技术被用于评估脑功能状态，以帮助医生了解患者的神经系统状况。通过分析脑电图等数据，可以评估患者的意识水平、认知功能和运动控制等方面。 2.脑机交互提供交流途径：脑机接口技术用于解码人脑活动与外部设备之间的交流。通过捕捉脑电信号或其他神经活动信号，将其转化为控制信号，使患者能够通过思维或意愿与计算机或其他设备进行交互。这为运动受限患者提供重要的交流途径。 3.康复治疗：脑机接口技术在康复治疗中发挥着重要作用。通过将患者的脑活动与特定的训练任务相结合，如肌肉运动或认知任务，脑机接口技术可以提供脑机训练反馈，促进康复过程，帮助患者恢复受损的功能。 CMEF此次共8家脑机接口企业参展，皆为非侵入式技术方式 资料来源：第89届CMEF展览ICMEF ，西南证券整理 企业名称 产品名称 科技亮点 应用领域 司羿智能 羿生脑机接口康复训练与评估系统SY-BR09系列 •该系统基于运动想象原理和神经可塑性理论，通过脑控训练，激活用户的主动运动意识，以实现神经刺激的“感知-控制”双向闭环，从而重新塑造用户的神经通路，显著提升康复效果。 •产品便携性，可以无线穿戴。 •系统全程记录脑电数据，为康复方案提供指导，并为临床科研提供数据支持。 •康复周期覆盖范围广泛，基于力感知技术可以根据需要提供助力或阻力，适用于康复早期至中后期的用户，包括肌力在0-5级范围内的用户。 康复治疗 臻泰智能 上下肢主被动运动康复 训练系统 通过脑电识别算法将运动意图转化为康复机器人控制信号，实现了患者“意念控制”下的主被动协同康复训练。 康复治疗 术理智能 创新人工智能多模态脑机接口平台 •平台创新性的使用了主动干电极采集脑电信号，无需涂抹导电胶，穿脱方便。 •外骨骼机器人采用人体工学机械结构，手指搭配独立微电机驱动及位置反馈，痉挛保护功能为患者提供安全保障。 •临床上主要针对脑卒中、脑创伤、脑肿瘤等疾病引发的中枢神经损伤患者，通过脑机接口运动想象实现主动式闭环神经反馈训练，激活运动神经元进行重组，加速实现中枢神经功能的重建与再生，适用于包括神经外科、神经内科和康复科在内的多个科室。 康复治疗 6 产品主要集中在三类应用： 1.脑功能评估：脑机接口技术被用于评估脑功能状态，以帮助医生了解患者的神经系统状况。通过分析脑电图等数据，可以评估患者的意识水平、认知功能和运动控制等方面。 2.脑机交互提供交流途径：脑机接口技术用于解码人脑活动与外部设备之间的交流。通过捕捉脑电信号或其他神经活动信号，将其转化为控制信号，使患者能够通过思维或意愿与计算机或其他设备进行交互。这为运动受限患者提供重要的交流途径。 3.康复治疗：脑机接口技术在康复治疗中发挥着重要作用。通过将患者的脑活动与特定的训练任务相结合，如肌肉运动或认知任务，脑机接口技术可以提供脑机训练反馈，促进康复过程，帮助患者恢复受损的功能。 CMEF此次共8家脑机接口企业参展，皆为非侵入式技术方式 资料来源：第89届CMEF展览ICMEF ，西南证券整理 企业名称 产品名称 科技亮点 应用领域 柔灵科技 无线脑电监测科研套装 •自动化睡眠分析：利用智能算法自动识别和分析睡眠参数，降低专业人员分析负担，提高诊断效率 •家庭与医院双场景适用：支持医院，家庭等多种环境下的睡眠检测，缓解对患者睡眠质量的环境影响 •远程监测与数据共享：通过网络实现远程监测和数据共享，便于患者与医生之间的沟通，提高医疗资源利用效率 脑功能评估 （睡眠治疗解决方案） 念及智能 脑机接口神经重塑手康复训练系统 •该系统将脑机接口与外骨骼机器人相结合，通过采集、处理并分析脑电信号生成动作指令，从而控制外骨骼机械手，带动瘫痪手部进行训练，主动康复，重新建立神经连接，实现脑卒中引起的手功能障碍患者的手指屈伸训练及握拳训练。 •也有提供给渐冻症患者脑机交互提供交流途径的解决方案 脑机交互提供交流途径、康复治疗 鼎新惠康 美国凯威脑功能监测脑电图仪、肌电/诱发电位检测系统 •脑电图仪：无创连续实时长程监测 •肌电监测系统：新肌电图全自动提取MUP功能，同时监测进针质量与患者收缩强度，使肌电图检查更精准，MUP自动提取不限制MU P数量，可进行发放率、募集率以及趋势区的实时查看；运动神经传导可以智能选择最大的M波，极大提高检查效率。 脑功能评估、神经肌肉系统评估 CMEF展览参展公司特点 7 产品主要集中在三类应用： 1.脑功能评估：脑机接口技术被用于评估脑功能状态，以帮助医生了解患者的神经系统状况。通过分析脑电图等数据，可以评估患者的意识水平、认知功能和运动控制等方面。 2.脑机交互提供交流途径：脑机接口技术用于解码人脑活动与外部设备之间的交流。通过捕捉脑电信号或其他神经活动信号，将其转化为控制信号，使患者能够通过思维或意愿与计算机或其他设备进行交互。这为运动受限患者提供重要的交流途径。 3.康复治疗：脑机接口技术在康复治疗中发挥着重要作用。通过将患者的脑活动与特定的训练任务相结合，如肌肉运动或认知任务，脑机接口技术可以提供脑机训练反馈，促进康复过程，帮助患者恢复受损的功能。 CMEF此次共8家脑机接口企业参展，皆为非侵入式技术方式 资料来源：第89届CMEF展览ICMEF ，西南证券整理 企业名称 产品名称 科技亮点 应用领域 傲意科技 OB-5000 简