在神經外科的手術室裏，每一個動作都關乎生死。大腦是人體最複雜而又最脆弱的器官，它控制着思維、語言、運動和記憶，卻也是疾病高發的地方。對於患有腦膠質瘤、腦轉移瘤等惡性腫瘤的患者來說，手術是主要的治療手段之一。

然而，外科醫生面臨的困境遠比外界想象得更爲艱難。腫瘤細胞往往不像石子般界限清晰地嵌入，而是像根鬚般悄無聲息地滲透到正常組織之中，使邊界模糊不清。手術刀一旦偏離，切少了可能讓病竈（疾病在身體上發生的具體局部位置，這裏指需要被切除的腦腫瘤組織）殘留，埋下復發隱患；切多了則有可能損傷負責語言、運動甚至情緒的神經功能區，讓患者術後承受不可逆轉的代價。

在這樣的高風險環境下，外科醫生需要的不只是醫學經驗和操作技巧，更需要一雙“看得見”腫瘤與健康組織分界的眼睛。過去，醫學界曾嘗試利用影像學技術來充當這雙眼睛——MRI（核磁共振成像）和CT（計算機斷層掃描）能在術前描繪出腫瘤的大致輪廓，熒光染料和術中超聲也能在手術時提供一定參考。但這些手段往往難以精確識別腫瘤與正常組織之間那道模糊不清的界限。可以說，在大腦這個微觀世界裏，醫生們常常是在一片瀰漫的迷霧中摸索。如今，隨着腦機接口技術首次在臨牀中實現應用，這片迷霧正在被一點點撥開。

近日，中國科學院空天信息創新研究院（空天院）傳感器技術全國重點實驗室與哈爾濱醫科大學附屬第一醫院神經外科攜手，順利完成了“基於植入式微電極陣列的腦深部腫瘤邊界精準定位”臨牀試驗。這一成果是全球首次將腦機接口技術應用於腦深部腫瘤術中邊界識別，標誌着我國在自主研發的植入式臨牀腦機接口領域取得了里程碑式突破。

圖爲空天院腦機接口器件工藝製作現場。

（圖片來源：中國科學院空天信息創新研究院）

舊方法的困境：模糊的邊界與無聲的風險

多年來，影像學檢查是外科醫生手中最可靠的工具。MRI和CT能在手術前告訴醫生大致的病竈位置，讓他們儘量避開大腦中的功能區。然而，手術不是靜止的畫面，而是一場動態的“戰鬥”。隨着腫瘤組織被逐步切除，腦組織本身會因爲壓力釋放或液體變化而發生移位，這使得原本術前的“地圖”在手術過程中逐漸失去準確性。臨牀數據顯示，這樣的誤差往往在5到20毫米之間，而在手術後期，偏差會進一步加大。這意味着醫生可能在無意間進入健康區域，也可能放過部分病竈。

爲了解決這一難題，醫學界發展了熒光導航、術中超聲、甚至皮層腦電圖監測等手段。熒光染料可以讓腫瘤組織在特定光源下“發亮”，但亮度並不均勻，而且部分腫瘤不會顯色；超聲可以提供實時成像，但其分辨率難以滿足單細胞級別的精細需求；至於皮層腦電圖監測，它雖然能夠捕捉電信號，但僅停留在毫米級別，且主要侷限於腦表面，無法深入腦深部複雜的環境。更重要的是，這些手段往往存在時間滯後，不能做到真正的實時反饋。

於是，醫生們一直渴望一種新的工具，能夠在手術過程中實時更新，像“雷達”一樣不斷提示前方的組織性質。這不僅是外科操作上的需要，更是患者生存質量的希望所在。醫學界長期呼喚的，就是這樣一種既精準又實時的“解碼器”，它能將大腦深處的神經活動轉化爲可理解的信息，幫助醫生在黑暗中找到安全的通道。

新工具的誕生：用電極伸向腦深部

這一次突破，來自中國科學院空天信息創新研究院與哈爾濱醫科大學附屬第一醫院的聯合團隊。他們研發的“NeuroDepth”臨牀微電極和“AIRCAS-128”高通量神經信號同步檢測儀，被形象地稱爲大腦的“導航器”。

NeuroDepth微電極是一種全新的植入式探針，它利用微機電系統工藝和納米功能材料製成，最細處只有0.2毫米，相當於一根頭髮絲的直徑。別看它細小，卻能深入大腦最深處，最長可以達到9.5釐米。它不僅柔韌、安全，而且可以根據臨牀需要設計寬度，確保在不同的手術場景下都能靈活使用。更令人驚歎的是，它的空間分辨率達到了15微米，也就是說，它能夠“看見”單個神經元的活動，就像顯微鏡一般揭示微觀世界。

空天院⾃主研發的NeuroDepth臨牀微電極。（a）32位點臨牀硬質微電極陣列；（b）13位點臨牀硬質微電極陣列；（c）16位點雙模柔性微電極陣列。

（圖片來源：中國科學院空天信息創新研究院）

與此同時，AIRCAS-128檢測儀扮演着“解碼器”的角色。它能在同一時間點採集並分析成千上萬條神經信號，將微電極捕捉到的原始電活動和化學變化轉化爲醫生能夠直接使用的實時“病竈導航”。這就好比在迷宮中安裝了實時更新的導航系統，每走一步都能得到最新的指引。傳統方法難以解決的延遲和模糊，在這裏被顯著克服。

空天院⾃主研發的多層次調控與⾼通量神經信號同步檢測儀（AIRCAS-128）

（圖片來源：中國科學院空天信息創新研究院）

更值得注意的是，這一系統不僅能採集電信號，還能同步監測神經遞質，例如多巴胺、穀氨酸等關鍵化學物質。電和化學兩重維度的結合，使得醫生能夠更全面地區分腫瘤組織與健康組織。這種多維度的信息採集能力，爲手術帶來了前所未有的清晰度和確定性。可以說，它不僅是一種醫療設備，更是一種全新的“語言翻譯器”，讓原本沉默的大腦細胞開始“說話”。

試驗中的故事：一位膠質瘤患者的轉機

這項全球首例的臨牀試驗，選擇了一位膠質瘤患者作爲突破口。患者在術前因腫瘤壓迫頻繁出現癲癇發作，生活質量已經嚴重下降。面對這種情況，傳統的影像學手段雖然能夠幫助醫生大致定位，但卻無法保證切除時不傷及功能區。

在手術中，醫生團隊在影像學的輔助下，將NeuroDepth微電極緩緩植入患者大腦深部。隨着電極深入，實時傳回的數據像一幅不斷刷新的地圖，把原本模糊的邊界逐漸勾勒清晰。通過對單細胞水平信號的捕捉與分析，醫生終於能夠準確判斷出腫瘤和正常組織的界限。在這樣的“精準導航”下，手術刀既能果斷地切除病竈，又能最大限度地避開語言和運動等關鍵功能區。

最終，患者在術後不僅癲癇症狀消失，語言表達也恢復流暢，生活質量得到顯著提升。這一成功，不僅是對患者個人的救治，更是對整個醫學界的一次重大啓示。它證明了腦機接口技術在臨牀中的可行性和有效性，也爲未來更多患者帶來了希望。