脑卒中后运动功能障碍的康复,一直是困扰医学界的难题。传统康复训练依赖被动治疗,患者参与度低、神经重塑效果有限。如今,吉林体育学院运动人体科学学院一支由大二学生组成的跨学科团队,正在用脑机接口技术改变这一现状。
从实验室走出的“读心术”
“脑机接口技术不是科幻电影里的概念,它正在走进临床。”项目指导教师、吉林体育学院运动人体科学学院党支部书记张健介绍道。
2023年,张健老师在运动人体科学学院的一次学生科研座谈会上注意到,多名学生表达了将脑电技术与运动康复结合的研究兴趣。“当时我们学院在运动员脑神经研究方面已有国内领先的解剖和生理实验室,这为脑机接口研究提供了很好的硬件基础。”张健老师说。在他的推动下,由2024级本科生冯艳红牵头,联合长春大学机械学院学生的跨校团队正式组建。
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“最开始我连脑电信号的基本特征都看不懂。”项目负责人冯艳红回忆说。作为运动人体科学专业的大二学生,她的专业背景偏重生物学和解剖学,深度学习、信号处理对她而言完全是陌生领域。但在张健老师的鼓励下,她开始自学Python编程与深度学习框架,利用课余时间泡在实验室里反复调试算法参数。
经过两年攻关,团队提出了一套融合改进共空间模式与通道注意力机制的解码算法,在公开数据集上实现了二分类平均准确率94.01%。 这项技术能够实时解码大脑运动意图,并转化为外部设备控制指令。
闭环训练让康复“主动”起来
“传统康复训练是被动的,患者只能接受治疗。而我们的系统让患者用‘意念’驱动肌肉收缩,是主动的神经重塑。”项目主要成员张程铭说,他负责硬件系统集成与嵌入式代码调试。
在张健老师的协调下,团队与长春市某三甲医院康复科达成临床预试验合作,完成8例脑卒中患者上肢功能康复训练。结果显示,试验组FMA-UE评分平均提升5.2分,显著优于对照组的2.8分。团队还在康养中心完成10名65岁以上长者的12周训练试点,长者握力平均提升12.4%(P<0.01),训练依从率达84.21%。
“这些数据证明,脑机接口闭环训练不仅能改善运动功能,还大幅提升了患者的主动参与度。”张健老师评价道。
目前,团队已将研究成果转化为2篇学术论文、2项软件著作权和1项实用新型专利,并与多家企业签署技术合作协议,推动技术从实验室走向临床应用。
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