【中心科研】Annals of Neurology丨中山三院发表脑机接口前瞻性随机对照临床研究新成果，开创脊髓损伤修复新范式！
脊髓损伤（SCI）是一种高致残性、高耗费的重大神经系统疾病。近年来，随着脑机接口（BCI）的相关研究逐渐深入，使其在中枢神经损伤修复中的应用潜能大大提升。近日，中山大学附属第三医院脑病中心戎利民、胡昔权和刘斌教授团队联合西安交通大学徐光华教授团队在神经学领域顶刊Annals of Neurology（中科院一区，TOP）发表了前瞻性随机对照临床研究成果，首次证实基于BCI的外骨骼训练可显著改善脊髓损伤患者下肢运动能力与抑郁情绪，并通过脑电（EEG）证据揭示其促进皮层重塑的机制，为脊髓损伤后的神经功能恢复提供新路径。
原文链接 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ana.78144
关键发现
在该项随机对照临床研究中，研究团队针对脊髓损伤（SCI）患者首次系统评估了脑机接口（BCI）控制的下肢外骨骼训练在运动功能恢复与皮层可塑性重建中的双重作用。
研究初期结果表明，SCI患者即便处于恢复早期阶段，仍具备良好的神经接口适应性，其BCI控制精度高达95.2%，反应时短至1.15秒，接近健康对照，验证了脑控外骨骼系统在临床康复场景中的可行性。
图1：脑控外骨骼机器人架构示意图
在为期4周的干预后，脑控外骨骼训练组（B+E组）在下肢肌力（LEMS）、步行速度（10MWT）、步行耐力（6MWT）及抑郁评分（HADS-D）等关键功能指标上均显著优于仅接受外骨骼训练（E组）的疗效（图2）。
图2：训练4周前后及组间临床量表评分（B+E：脑控外骨骼组；E：单纯外骨骼组）
电生理分析进一步揭示，B+E组训练后中线运动皮层区域（FCz-Cz-CPz）出现显著增强的μ/β波段事件相关去同步化（ERD），并伴随大脑广泛功能连接效率提升，提示皮层网络发生结构性重塑（图3）。
图3：步行任务下脑功能网络分析系结果（B+E：脑控外骨骼组；E：单纯外骨骼组）
研究总结
与传统被动式训练不同，BCI系统通过实时解码运动意图并驱动步态执行，建立了“意图识别—运动执行—视觉反馈”的闭环通路，显著增强了患者对步态控制的主观参与感，进而触发中枢神经系统的功能激活与重建。该研究不仅首次提供了脑控外骨骼相对单纯外骨骼训练改善SCI患者运动与情绪障碍的循证依据，更提出了以“脑控驱动-神经重塑”为核心的新型脊髓损伤康复策略。
未来展望
该研究首次通过随机对照研究，验证了基于BCI的外骨骼训练在改善脊髓损伤患者运动功能与情绪障碍方面的显著优势，提出了以“脑控驱动—神经重塑”为核心的新型康复策略。BCI技术通过增强训练的主动性和中枢参与度，不仅提升了神经可塑性，也增强了患者的治疗体验与依从性。未来，团队将开展更大规模、多中心的临床研究，并结合fMRI、DTI等多模态成像手段，深入揭示其神经机制，为精准康复干预提供理论依据与技术支持。
研究团队
该研究由中山大学附属第三医院戎利民教授团队牵头，联合西安交通大学徐光华教授团队开展。胡玄韬、李娜、庞卯、白淑文为共同第一作者，戎利民、胡昔权、徐光华、刘斌教授为共同通讯作者。研究获国家自然科学基金与广州市重点研发项目资助。
通讯作者
第一作者
研究负责人
二级教授、一级主任医师、博士生导师。国家重点研发计划项目首席科学家、享受国务院政府特殊津贴专家。现任中山大学附属第三医院院长、脑病中心主任、国家临床重点专科骨科学科带头人、国家神经疾病区域中心建设单位主任、国家药监局细胞类产品质量研究与评价重点实验室主任、中国骨科住院医师规范化培训示范基地主任、广东省微创脊柱外科工程技术研究中心主任、广东省微创脊柱外科质量控制中心主任、广东省干（体）细胞临床研究质量控制中心主任、广州市脑神经重大疾病与创新技术转化重点实验室主任、广州市重大疑难（罕见）疾病“脊髓损伤”诊疗中心主任。
担任国际脊柱内镜外科学会（ISESS）执行主席，中华医学会骨科学分会常务委员、中国医师协会骨科医师分会常务委员兼总干事、中国康复医学会脊柱专委会副主任委员、中国医促会骨科学分会副主任委员、广东省医学会骨科学分会主任委员、广东省医师协会骨科医师分会名誉主任委员、广东省医学会脑机接口与脑科学专委会副主任委员。担任Journal of Brain and Spine 主编，《中国脊柱脊髓杂志》副主编，Spine杂志中文版、《中华骨科杂志》、《中华显微外科杂志》、《中华创伤骨科杂志》、《中国骨科临床与基础研究杂志》等学术期刊常务编委与编委。
长期致力于脊柱疾病的微创治疗、干细胞及智能康复（神经调控/脑机接口等）治疗脊髓损伤的临床与基础研究，带领团队为脊柱脊髓损伤患者提供了系统、精准、高效的医疗服务。近年来，主持“十三五”国家重点研发计划1项、国家自然科学基金联合重点项目及面上项目6项、广东省重点领域研发计划项目1项，广州市重点领域研发计划项目2项。牵头全国多中心干细胞治疗脊髓损伤的注册药物临床试验2项。以通讯/共同通讯作者在Lancet Neurology、Science Advances、Cell Reports等期刊发表相关论文200余篇，主编脊柱微创外科学术专著2部，授权国家发明专利及实用新型专利26项，牵头制定指南/专家共识/标准4项，带领“微创脊柱脊髓修复团队”获中山大学最高学术奖-芙兰奖，以第一完成人获广东省科技进步一等奖、华夏医学科技奖科学技术二等奖、中华医学科技奖三等奖，“蛛网膜下腔移植人脐带间充质干细胞治疗创伤性脊髓损伤”获广东省优秀医药成果。指导硕/博士研究生、博士后60余名（其中连续三年指导学生获得国自然博士研究生项目）。荣获中国优秀医院院长、广东省医学领军人才、中山大学名医、首届广州名医等称号。
中山三院脑机接口研究简介
脑机接口作为中山三院医工交叉与临床转化的重要方向，围绕“脑—机—体”深度融合，正在同步推进平台与临床载体建设：依托医院脑病中心与多学科协作基础，在脊柱外科牵头下组建并运行脑机接口临床研究病房/单元，面向神经内科、神经外科、康复医学科、重症医学科等科室开放，联合琶洲实验室、临港国家实验室等合作力量，聚焦脑脊髓疾病人群，系统开展功能评估、康复干预、参数调控与并发症监测等住院场景下的规范化应用与临床研究，并同步完善技术标准、临床路径及伦理安全保障体系。在科研转化方面，医院已具备扎实的前期积累与稳定的产出能力：相关团队在脑机接口系统构建、神经调控与康复融合等方向持续攻关，已形成“机制解析—工程研制—动物验证—临床探索”的完整研究链条，并在专利、团体标准制定及多类型临床研究等方面不断取得进展。
