核心機理：

行走由大腦皮層發出指令，通過下行通路傳至腰骶脊髓的中央模式發生器，后者激活特定的運動神經元池，產生協調的腿部肌肉收縮模式。

總結：

脊髓損傷中斷了大腦指令的傳遞，但腰骶脊髓的步行神經回路本身可能保持完整。BSI的工作原理正是繞過損傷部位，直接激活這些保存完好的下級神經回路。

HUIYING

植入式腦脊接口BSI系統

植入式腦脊接口BSI定義：

一個無線的、完全植入式的“數字橋梁”，通過解碼大腦運動意圖并實時轉化為對脊髓的模擬調制電刺激，以恢復癱瘓后的自然運動控制。

圖1：腦脊接口（BSI）系統概述與植入規劃

關鍵展示：

1a：BSI工作流程總覽（大腦植入體→處理單元→脊髓刺激器）。

1b：基于MEG的皮層植入體定位規劃與術后驗證。

1c：基于脊柱模型的脊髓刺激導線定位規劃與術后驗證。

總結：植入式腦脊接口BSI通過建立一條新的、數字化的神經通路，將“想走”的意圖（大腦）與“能走”的執行（脊髓）直接聯系起來，從而恢復了運動的自然閉環控制。

植入式BSI系統詳解：

BSI系統由三個核心子系統構成：

圖2：BSI技術與計算細節

圖2：揭示了BSI硬件（如WIMAGINE植入體規格、無線通信）和軟件（如自適應解碼算法）的技術內核，說明了系統實現的工程細節。

關鍵展示：

2a：WIMAGINE皮層植入體的詳細結構（電極、天線、尺寸）。

2b, c：信號傳輸、解碼算法（門控+專家模型）和實時更新的流程。

2d：刺激命令從軟件到脊髓的無線傳輸路徑。

A. 皮層記錄系統 (WIMAGINE)

功能：硬膜外記錄大腦運動皮層的ECoG信號。

設計與選型：如圖2a所示，該植入物為圓形鈦合金外殼，內含64個鉑銥電極。選型依據是其高密度電極、低噪聲（<2.5μV?RMS）、無線供電（13.56 MHz）和數據傳輸（UHF, 402-405 MHz）能力，確保長期穩定的信號質量。

B. 信號處理與解碼單元

功能：實時解碼運動意圖。

設計：如圖2b, c所示，信號通過個性化頭戴設備傳輸至基站和處理單元。核心是REW-MSLM算法，它包含一個門控模型（HMM，用于預測意圖狀態，如休息、左髖屈曲）和多個專家模型（用于預測運動幅度）。該算法能在線自適應校準，每15秒更新一次參數。

C. 脊髓刺激系統

功能：根據解碼指令對脊髓進行精確電刺激。

設計與選型：該研究中采用商用ACTIVA RC脈沖發生器（經升級支持實時控制）和Specify 5-6-5槳狀導線（16電極）。選型依據是其可靠的刺激輸出（0-25.5mA）和電極陣列設計，能有效靶向背根入口區。

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臨床研究

研究方法

這項名為STIMO-BSI的臨床可行性研究（NCT04632290）旨在評估腦控脊髓刺激對脊髓損傷患者的安全性和初步有效性。

（1）研究參與者

個體情況：一名38歲男性，因自行車事故導致C5/C6不完全性脊髓損傷已達10年。

前期基礎：他此前已參與過STIMO臨床試驗（NCT02936453），植入了脊髓刺激系統，并經過5個月的硬膜外電刺激輔助康復，恢復了借助助行器的基礎行走能力。但在3年的家庭使用后，其神經功能恢復進入平臺期，這促使他加入STIMO-BSI研究。

（2）BSI系統的外科植入

研究的關鍵步驟是精準植入記錄和刺激系統。

術前規劃：

皮層植入定位：由于患者已植入的脊髓系統與MRI不兼容，研究采用磁腦圖（MEG） 來定位與下肢運動意圖相關的腦區。如圖1b所示，通過MEG識別出患者在嘗試活動下肢各關節時大腦皮層的激活區域（圖中紅色部分），并結合解剖結構（CT掃描），最終確定了左右半球皮層植入體的最佳位置。

脊髓刺激優化：脊髓導線已在STIMO試驗中植入。圖1c展示了基于高分辨率脊柱模型計算出的導線最佳位置，以精確靶向控制下肢肌肉的背根入口區，術后影像確認了導線的實際位置與計劃高度一致。

外科手術：在神經導航引導下，進行兩次手術：

在預定位置進行環鉆開顱，將兩個WIMAGINE 皮層記錄植入體置于硬膜外。

對已有的脊髓刺激系統進行升級，更換脈沖發生器以支持實時無線通信。

（3）BSI的校準與康復訓練

這是將原始信號轉化為功能性運動的核心環節。

解碼器校準：

圖3：BSI的解碼與刺激校準

核心結論：BSI能夠從皮層活動中高精度地解碼出不同關節的運動意圖，并能通過配置刺激參數精確地激活目標肌肉群。系統可在幾分鐘內完成校準。

關鍵展示：

3a：與特定運動（如左髖屈曲）相關的ECoG信號的空間和頻譜特征。

3b：通過調整電極配置和刺激參數，選擇性激活特定肌肉（極性圖）。

3c, d, e：在線校準過程和解碼七種運動狀態（雙側髖、膝、踝+休息）的高準確率。

圖3a展示了如何從ECoG信號中提取特征。研究人員讓患者嘗試活動不同關節，并記錄相應的皮層活動，從而識別出與特定運動意圖（如左髖屈曲）最相關的空間（哪些電極）和頻譜（哪個頻段）特征。

刺激程序庫構建：圖3b顯示了如何配置刺激參數。通過測試不同的電極組合（陽極/陰極）和刺激強度，找到能選擇性激活目標肌肉（如髂腰肌）的最佳方案，并用極性圖直觀展示肌肉響應。

在線自適應校準：使用REW-MSLM算法，系統能在患者嘗試運動時實時學習并優化解碼模型。圖3c顯示，在首次校準會話中，患者很快就能通過意念控制虛擬角色的髖關節活動，準確率迅速達到97%。

神經康復方案：患者完成了40次針對性的康復訓練，包括：

BSI輔助下的行走、單關節活動和平衡訓練。

由于髖屈肌功能障礙最嚴重，訓練重點聚焦于BSI控制的髖關節運動。

（4）家庭應用

為了驗證BSI的實用性，研究人員開發了集成式助行器（圖4a），將所有硬件整合其中。患者可在5分鐘內獨立完成系統設置（圖4b），并在家中無人監督的情況下使用BSI進行康復和日常活動。圖4c的使用日志證明了該系統在長期家庭環境中的可靠性。

圖4：家庭用BSI系統設計與使用日志

核心結論：BSI被成功集成到一個用戶友好的助行器中，患者可在家中獨立完成系統設置（約5分鐘）并進行日常康復訓練，系統在家中使用期間性能可靠。

關鍵展示：

4a：集成所有硬件的助行器設計。

4b：獨立的系統配置工作流程。

4c：長達數月的家庭使用日志，顯示穩定的使用時間和解碼步數。

研究結果

（1）即時恢復自然行走控制

圖5：BSI恢復自然行走控制的驗證

核心結論：BSI能即時、可靠地恢復患者對行走的自主控制，使其能夠自主決定何時開始、停止行走，并顯著改善步態質量。系統性能長期穩定。

關鍵展示：

5a：BSI開啟后，髖屈肌活動和腿部抬升高度顯著增加。

5b, e：BSI開關控制的行走-暫停-行走序列，證明控制的直觀性和無假觸發。

5d：BSI開啟時，關鍵步態參數（肌肉活動、步高、關節角度）顯著改善。

5f：在近一年時間內，對行走意圖的解碼準確率保持穩定且極高。

自主控制：圖5b和圖5e的連續攝影和軌跡圖極具說服力。當BSI開啟時，患者能自然行走；關閉時，步伐立即停止；重新開啟后，行走恢復。這證明了BSI實現了“意念即動” 的直觀控制，且幾乎沒有誤觸發。

運動功能增強：圖5a和圖5d的定量數據表明，與關閉BSI相比，開啟BSI后：

髖屈肌（髂腰肌）活動水平顯著提升（圖5a）。

步高、髖關節和膝關節的最大屈曲角度等關鍵步態參數均得到極大改善（圖5d）。

適應復雜環境：圖6c, d表明，BSI使患者能夠完成之前無法做到的活動，如上下陡坡、爬樓梯、繞過障礙物以及在多種不同材質的地面上行走。

圖6：BSI使能復雜地形導航與自然步態

核心結論：與基于運動傳感器的簡單閉環刺激相比，BSI控制下的步態更接近健康人，并且使患者能夠應對斜坡、樓梯、障礙物等日常生活中的復雜地形。

關鍵展示：

6a：主成分分析顯示BSI步態（綠點）比單純刺激步態（藍點）更接近健康人步態（黑點）。

6b：BSI減少了行走失敗（步長<10cm）的次數。

6c, d：患者成功完成上下坡、爬樓梯、過障礙等任務

（2）BSI的長期穩定性

信號與解碼穩定：圖7a顯示，在近一年的使用中，皮層記錄的ECoG信號質量非常穩定，功率僅以極慢速度衰減（-0.03 dB/天）。圖5f表明，即使在11個月后，對行走意圖的解碼準確率依然保持在極高水平（>0.97）。

刺激參數穩定：圖7c顯示，刺激的振幅和頻率范圍在數月內無需調整，證明了系統的長期可靠性。

圖7：BSI的長期穩定性

核心結論：BSI系統的所有核心組件（皮層信號、解碼模型、刺激參數）在長達一年的使用中表現出卓越的穩定性，這是其能夠用于家庭長期康復的關鍵。

關鍵展示：

7a：ECoG信號功率在近一年內僅輕微下降（-0.03 dB/天）。

7b：主成分分析顯示不同時期使用的行走解碼模型核心特征聚集，說明模型穩定。

7c：刺激振幅和頻率范圍在數月內保持穩定。

7d, e：行走解碼性能穩定，且皮層特征調制深度隨訓練加深，表明患者學習優化了對系統的使用。

（3）持久的神經功能恢復（最顯著的成果）

這是BSI超越“功能性替代”、展現其“治療性潛力”的關鍵證據。

圖8 BSI輔助神經康復帶來的持久性功能恢復

核心結論：在BSI輔助下進行神經康復訓練，能帶來顯著的、持久的神經功能改善。即使關閉BSI，患者的運動功能、行走能力和生活質量也得到提升。

關鍵展示：

8a：時間線照片直觀顯示從無法行走到借助BSI行走，再到無需BSI也能行走的恢復過程。

8c：康復后，患者自主髖屈曲的幅度和肌肉活動顯著增強。

8d, e, f, g, h：一系列臨床評分（運動評分、WISCI II、6分鐘行走測試、平衡量表等）均顯示持續改善。

運動功能顯著改善：圖8a的系列照片直觀展示了驚人的恢復進程：從入組STIMO前無法行走，到STIMO后能借助刺激行走，再到STIMO-BSI后即使關閉BSI也能僅憑拐杖獨立行走。

臨床評分提升：

圖8c：康復后，患者自主進行髖關節屈曲的能力（活動度和肌肉激活）顯著增強。

圖8d, e：其下肢運動評分和行走能力指數（WISCI II） 持續提高，從STIMO前的6分（需要大量幫助）提升到BSI后的16分（能使用拐杖獨立行走10米）。

圖8f, g, h：6分鐘行走測試、負重能力、計時起立行走、平衡量表（Berg Balance Scale）和步態觀察分析等多項指標均顯示顯著進步。

（4）生活質量的提升

通過輔助設備心理社會影響量表（PIADS） 問卷評估，患者在能力、安全性、參與能力等方面都獲得了最高分值的積極評價，表明BSI極大地提升了他的生活質量和心理幸福感。

HUIYING

總結

這項研究首次在一位慢性四肢癱瘓患者身上實現了完全植入式的腦-脊髓接口（BSI），成功構建了一條恢復運動功能的“數字橋梁”。該BSI系統通過解碼大腦運動皮層的信號，并實時轉化為對腰骶脊髓的精確電刺激，使患者能夠自然控制雙腿進行站立、行走、爬樓梯乃至穿越復雜地形。更為重要的是，在BSI輔助下的神經康復訓練不僅提供了即時的功能替代，更誘導了持久的神經功能恢復——即使關閉系統，患者仍能借助拐杖獨立行走。這項突破性成果標志著神經修復領域從單純的功能替代邁向促進神經系統自我修復的新紀元，為癱瘓患者帶來了前所未有的希望。

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回映產品

產品1：便攜無創腦脊接口設備（可ODM定制開發）

回映這款非侵入性腦脊接口整機設備是一個高度集成的閉環神經調控系統，其核心工作流程始于一個配備32個電極的便攜式腦電帽，用于無創采集用戶大腦感覺運動皮層的神經信號。這些信號被實時傳輸至內置的信號處理與計算單元，該單元運行著先進的機器學習算法（線性判別分析，LDA），能夠從特定的腦電節律（μ波和β波）中持續解碼出下肢的運動意圖，并將其量化為一個實時的“運動概率”。一旦該概率值超過預設閾值，計算單元會即刻向經皮脊髓電刺激器發出觸發指令。刺激器則通過精準貼附于使用者背部T10脊髓節段和腹部的電極，輸送出與運動意圖同步的、特定參數（如30Hz，10-15mA）的電刺激，以激活脊髓神經網絡，輔助運動完成。整個系統通過統一的硬件同步機制，確保了從“意念識別”到“脊髓刺激”整個環路的時間精度，最終形成一個由“大腦意圖驅動、脊髓刺激輔助”的一體化康復設備，旨在通過這種精準的閉環干預促進脊髓損傷患者的神經功能重塑與運動功能恢復。

便攜無創腦脊接口設備示意圖

產品2：手持式經皮脊髓神經電刺激(tSCS)

本設備采用經皮脊髓電刺激（transcutaneous Spinal Cord Stimulation, tSCS）技術，是一種基于生物電調控原理的非侵入性神經調控系統。其核心技術特征為：通過高頻載波信號的低頻脈沖幅度調制（Pulse Amplitude Modulation, PAM），在保證刺激深度的同時顯著降低皮膚阻抗帶來的不適感。刺激電流經體表電極耦合至目標脊髓節段，可選擇性激活脊髓后柱神經通路及中間神經元網絡。

從臨床應用維度，本系統具有多節段調控能力：頸段tSCS通過調節頸膨大（C5-T1）神經環路，可有效改善中樞性上肢運動功能障礙；腰骶段tSCS作用于腰膨大（L1-S2）神經中樞，能促進下肢運動功能重建（包括直立位平衡及步態訓練），同時通過門控機制實現疼痛調控。現有循證醫學證據支持其在慢性脊髓損傷康復、神經源性膀胱管理及急性痛癥干預等領域的輔助治療價值。

回映經皮脊髓電刺激tSCS設備示意圖

產品3：48通道8腦區同步高精度經顱電刺激設備

回映電子科技院線級多腦區高精度經顱電刺激設備(MXN-48)是一款可8腦區/8人同步干預的高精度經顱電刺激實驗平臺。其已突破了Soterix對該技術的壟斷(Soterix產品Soterix MXN-33 高精度經顱電刺激系統其之前是市面上唯一款可對不同腦區進行同步精確干預的設備)回映高精度經顱電刺激產品M×N-48其具有48個獨立輸出通道，每個通道的波形，強度等參數都可以獨立設置，可以實現對8個不同腦區的同步干預，不同腦區的相位同步性<0.1°，大大增強了tES的神經調控效果。回映高精度經顱電刺激設備提供了兩種不同的操作模式以供研究者選擇——基礎模式和自由模式。基礎模式使用更加方便，設定簡單；自由模式則允許導入自定義電流波形，功能更加強大。
回映自研 48通道8腦區同步高精度經顱電刺激設備
適用范圍：康復醫學：運動功能障礙、語言障礙、認知障礙、吞咽障礙、意識障礙、上肢肌張力障礙、卒中后抑郁、卒中后疼痛等精神病學：抑郁癥、焦慮癥、強迫癥、物質成癮、創傷后應激障礙﹑精神分裂癥等兒童康復：腦癱、運動功能障礙、注意缺陷多動障礙、孤獨癥、閱讀障礙、語言發育遲緩等神經病學：睡眠障礙、耳鳴、慢性疼痛、帕金森病、纖維肌痛、慢性疼痛(脊髓損傷下肢)、阿爾茨海默病、單側忽略﹑偏頭痛、神經性疼痛等腦科學研究：記憶、學習、言語等

產品4：手持式高精度經顱電刺激HD-tES設備

回映便攜式高精度經顱電刺激儀(HD-tES)創新地采用type-C轉生物電極的設計使得產品能夠非常便捷地被使用。回映便攜式高精度經顱電刺激儀(HD-tES)通過多電極配置(1個中心電極和4個返回電極)實現高精度電流聚焦,精準刺激目標腦區。其核心優勢在于通過縮小電極尺寸(直徑12mm的環形電極)和增加電極數量,顯著提升刺激的聚焦性和精準性。
回映HD-tES支持多模式刺激,覆蓋多場景需求：HD-tDCS模式：調節皮層興奮性,適用于中風康復、抑郁癥干預等。HD-tACS模式：精準鎖定腦電頻段(如β-γ頻段改善強迫癥,4Hz增強工作記憶)適配認知障礙治療等。HD-tRNS模式：HD-tRNS 對顯式和隱式計時任務的影響不同,用于研究大腦的計時機制和時間處理能力等。
回映便攜式HD-TES設備示意圖
回映自研type-C轉生物電極示意圖
適用范圍:神經系統疾病治療，意識障礙和認知功能調節，康復治療，運動和認知功能恢復。產品5：便攜式經顱強交流電刺激儀(Hi-tACS)
該設備采用非侵入性的10-30mA刺激電流直接刺激大腦區域，進而刺激大腦深部的神經核團、改變神經遞質水平，影響腦電節律、改善腦區間的聯絡，從而增強腦功能，治愈疾病。

回映便攜式經顱強交流電刺激儀設備示意圖