前沿 | 脑卒中康复中的脑机接口

临床研究

脑机接口与多模态刺激助力患者功能提升

近日，一项发表于《第12届国际控制系统与机器人大会论文集》（CDSR2025）的研究显示，通过结合脑机接口（BCI）、机器人设备、经颅交流电刺激（tACS）和功能性电刺激（FES）的多模态康复方案，可为脑卒中患者的上下肢功能恢复带来显著改善。

脑卒中后，患者常面临上下肢运动功能障碍（如偏瘫、痉挛、平衡失调等），传统康复手段效果有限。本研究针对一名64岁的慢性缺血性脑卒中患者（左脑囊核区梗死），设计了一套整合式康复方案：基于运动想象（MI）和神经反馈（NF）的脑机接口系统，实时捕捉患者大脑运动意图；配合tACS调节脑电波节律，FES刺激肌肉收缩，以及机器人手套（手部）和单轮机器人（足部）提供被动运动训练。整个干预过程采用交替治疗设计，通过脑电图（EEG）和多项临床指标密切监测康复进展。

@CDSR 2025

经过系统干预，患者的多项功能指标呈现积极变化：

运动功能：上肢Fugl-Meyer评分提升6%，下肢提升9%，表明肢体活动能力增强；
生活独立性：功能独立性评分（FIM）提高8%，从“中度依赖”（5.83分）升至“改良独立”（6.27分），日常活动自主能力显著提升；
平衡与移动：MiniBESTest平衡评分提高25%，起立-行走试验（TUG）时间缩短30%，跌倒风险降低；
肌肉与脑电活动：手指屈肌收缩峰值增加5%，股直肌增加21%；EEG显示μ和β脑节律能量增强，且神经反馈（NF）可显著提升运动想象的有效性。

值得注意的是，患者的美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）评分降低25%，Barthel指数（日常活动能力）提高14%，进一步印证了方案对整体功能恢复的促进作用。

“全副武装”：EEG+tACS+FES+机器人 @CDSR 2025

该研究的核心突破在于首次将脑机接口、tACS、FES与机器人设备协同应用，通过“大脑-设备-肌肉”的多环节调控，激活神经可塑性，增强运动皮层兴奋性。研究团队表示，这一方案可能为慢性脑卒中患者提供更精准、高效的康复路径。不过，研究也存在局限性——仅纳入1名患者，结果需更大样本量验证。未来研究将扩大受试者范围，并引入盲法评估以进一步确认方案的有效性。

论文：Post-Stroke Upper- and Lower-Limb Rehabilitation Through Brain Computer Interface, Robotic Devices and Transcranial Alternating Current & Functional Electrical Stimulations

DOI：https://doi.org/10.11159/cdsr25.135

综述回顾

缺血性脑卒中治疗的最新循证进展，脑机接口为神经康复带来新的突破

《缺血性脑卒中治疗的进展：当前及未来的疗法》综述研究由香港玛丽医院神经外科Benjamin W.Y. Lo与日本高知大学医院Hitoshi Fukuda共同完成，相关成果于2025年8月13日在线发表。本综述系统总结了缺血性脑卒中治疗的最新循证进展，涵盖急性期治疗、血压管理及神经康复等关键领域，其中血管内血栓切除术时间窗的扩展与脑机接口在康复中的应用尤为引人注目。

研究指出，缺血性脑卒中是成人致残的主要原因，超半数幸存者在发病6个月后仍需依赖他人完成日常活动。针对前循环缺血性脑卒中（涉及大脑中动脉、前动脉等区域），15项随机对照试验（共3897名患者）的汇总分析显示：在症状出现后24小时内，采用血管内血栓切除术联合药物治疗，可显著提高患者90天内的功能独立性，无论梗死核心大小（大核心梗死或小核心梗死）均有效。

@bing

数据显示，该联合疗法使患者功能独立的可能性提升2.19倍，且不会增加症状性颅内出血风险。这一发现突破了传统治疗时间窗的限制，为更多患者争取了救治机会。

关于血栓切除术后的血压管理，研究给出明确警示：对成功再通（mTICI>2b）的患者，若将收缩压严格控制在140mmHg以下，会显著增加90天内功能障碍或死亡风险。研究解释，强化血压控制可能抑制脑血流自动调节机制，减少缺血半暗带的侧支血流，因此推荐急性期收缩压目标为140-180mmHg，亚急性期调整为130-160mmHg。

在神经康复领域，密集且重复的训练被证实是运动功能恢复的核心，而脑机接口技术的应用成为近年来的重要突破。综述分析了12项随机对照试验（共298名脑卒中患者），证实脑机接口联合传统康复疗法可显著提升患者上肢运动功能的短期（数周）和长期（数月）恢复效果。

其核心机制是通过脑电图（EEG）捕捉患者的运动意图信号：当患者想象移动受影响的上肢时，大脑感觉运动区会出现特定脑电活动（如β波节律变化）。系统提取并处理这些信号后，驱动可穿戴机器人为患肢提供辅助力，完成目标动作，形成“意图-执行”的神经闭环，从而促进神经可塑性——帮助大脑重组神经回路，代偿受损功能。

脑机接口+VR技术用于上肢运动康复 @Frontiers

脑机接口并非孤立应用，而是与机器人辅助训练、虚拟现实（VR）等技术协同，强化“密集重复”的康复原则。例如，在机器人辅助步态训练中结合脑机接口，可同时改善下肢运动与平衡能力；与虚拟现实结合则能通过模拟日常场景，提升训练的实用性。

该综述强调，缺血性脑卒中治疗需兼顾急性期循证干预（如24小时内血栓切除术、合理血压管理）与长期神经康复创新（如脑机接口）。随着技术发展，脑机接口等新兴手段有望进一步突破康复瓶颈，帮助更多患者回归独立生活。

论文：Advances in Ischemic Stroke Treatment: Current and Future Therapies

DOI：https://doi.org/10.1007/s40120-025-00810-1

技术创新

1 新型生物标志物：NIRS-BCI技术揭示半球间功能不对称动态助力脑卒中康复监测

本研究聚焦脑卒中患者运动想象期间的半球间血流动力学反应不对称，引入新型任务反应不对称系数（TRAC），通过功能性近红外光谱（fNIRS）结合脑机接口（BCI）技术，对比传统偏侧性系数（LC）。结果显示，TRAC敏感性更高，能显著区分病变半球与未受损半球的氧合血红蛋白（HbO）和脱氧血红蛋白（HbR）反应，且在显著恢复的患者中捕捉到独特的日常动态，为神经可塑性变化的监测提供了更优生物标志物，为脑卒中患者的个性化康复方案提供依据。

@Sensors

论文：Hemodynamic Response Asymmetry During Motor Imagery in Stroke Patients: A Novel NIRS-BCI Assessment Approach

DOI：https://doi.org/10.3390/s25165040

2 新型康复范式：动作序列引导技术显著提升运动想象脑机接口性能

本研究旨在提高基于运动想象的脑机接口性能，提出了一种基于动作序列（AS）引导的新型MI-BCI范式，该范式结合动作暴露轨迹（AET）技术，通过可视化和编排连续动作（如天气图标绘画任务中，当前笔画绘制时显示下一笔画起点的灰色笔尖）引导运动想象。10名受试者参与的离线和在线实验显示，与传统箭头（AR）范式相比，AS范式能诱发更显著的ERD/ERS特征，离线准确率提升至85.69%（提高8.37%），在线准确率达78.77%（提高7.95%），信息传输率（ITR）达15.60 bits/min（提高7.13 bits/min），且受试者主观体验更舒适。研究表明，动态动作序列结合轨迹技术可通过更丰富直观的引导增强大脑激活，为提升MI-BCI性能提供了新途径。

@Journal of Neuroscience Methods

该成果为MI-BCI在神经康复中的应用提供了重要支持：①通过增强EEG激活和分类性能，可更精准解码患者运动意图，提升康复训练的针对性；②更直观的引导和更高的舒适度能提高患者参与度，减少训练疲劳；③动态动作序列设计贴近实际运动模式，有助于患者更好地重建运动想象能力，改善脑卒中等疾病导致的运动功能障碍康复效果。

论文：Action sequence guidance with exposure trajectory technology improves performance of motor imagery-based brain-computer interface

DOI：https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2025.110553

3 系统优化升级：低成本、高性能的脑机接口系统通过深度学习模型精准识别下肢运动意图

本研究旨在开发低成本脑机接口系统，用于脑卒中康复中下肢运动想象的检测。研究基于改进的OpenBCI平台（16通道，1000Hz采样），采集10名健康受试者的脑电图（EEG）数据，通过重叠窗口法进行预处理和增强，并提出混合深度学习模型（结合CNN、Bi-LSTM、粒子群优化（PSO）和注意力机制）进行特征提取与分类。结果显示，该系统对左右腿运动想象的平均分类准确率达72.14%±3.60%，较基线模型提升4.1%，性能与现有研究相当。