除了积极的安全结果，Stentrode还证明了它是可行的。所有4例患者的脑机接口植入物均具有稳定的信号强度，平均(SD)信号带宽为233 (16)Hz。此外，每位患者都学会了用脑机接口成功地控制计算机。
下文是对这份安全性评估的重点内容
基于思想控制数字开关的支架电极阵列（Stentrode With Thought-Controlled Digital Switch，SWITCH）研究
植入式脑机接口(BCI)以往需要通过开颅手术才能将表面电极放置到大脑中。通过颈静脉的上矢状窦植入记录电极的微创血管内技术是否安全可行尚不清楚。基于思想控制数字开关的支架电极阵列研究是一项前瞻性、首次人体研究，本研究评估了5例通过颈静脉的上矢状窦植入BCI的严重双侧上肢瘫痪患者，随访12个月。研究发现，通过血管内通路进入感觉运动皮层是一种可替代通过开颅手术在硬脑膜内或在硬脑膜上放置BCI电极的方法。这些来自首次人体SWITCH研究的数据表明，记录来自血管的神经信号是可能的，良好的安全性可以促进更广泛和更快速地将BCI转化为瘫痪患者。
志愿者与设备
志愿参加的患者通过选择性转诊过程进行招募。要求包括临床诊断为脊髓损伤、运动神经元疾病、中风、肌肉萎缩或四肢丧失后的瘫痪；年龄18至75岁。
植入装置包括支架电极阵列，一种在血管内植入的16个电极传感装置，通过一根经血管的导线连接到锁骨下皮中的植入接收器发射器单元(IRTU)。传感装置的记录头包含表面积为0.3 mm2的铂电极，触点间距为3mm。数据以无线方式传输到外部控制器，该控制器将神经信号转换为开关输出，以控制计算机(图1A)。
图1.运动神经假体系统概述。A. 完全植入式的脑机接口(BCI)示意图。带有电极的设备被植入上矢状窦血管(插入)，并连接到皮下的植入式接收发送单元(IRTU)。IRTU与外部接收器遥测单元(ERTU)通信，后者将信号中继到控制笔记本电脑或平板电脑的信号控制单元。B. BCI，眼动仪用于计算机控制。眼球跟踪用于移动光标，BCI用于点击。C. BCI无需眼动追踪，用于计算机控制。项扫描器按顺序高亮显示项，BCI用于在高亮显示项时单击项。
实验程序
植入前经磁共振成像(MRI)研究评估神经解剖学和静脉通路植入的适用性。在尝试下肢运动时，通过血氧水平依赖的功能性MRI评估保留的运动皮层激活。通过三维数字减影血管造影引导设备交付，并将其与术前结构MRI标记的目标位置同步。BCI使用2 mm导尿管经颈静脉到达上矢状窦(SSS)的目标位置，并部署在靠近中央前回的位置(图2A)。
图2. 12个月的血管内电极阵列放置和迁移。A．记录装置位于毗邻运动皮层的上矢状窦。中央前回位于中央沟的正前方(青色线)。左图显示了植入前磁共振成像的三维渲染图，在尝试移动过程中有明显的激活区域，并突出显示了植入电极(绿点)。右图为植入后3个月的三维计算机断层扫描(CT)。B-D．植入后3个月和12个月，装置位置稳定。B．条形表示植入后3个月(深蓝色)和12个月(浅蓝色)CT测量的最前端电极到基准点的距离，描绘了所有患者时间点之间的亚毫米差异(0.45±0.28mm)。C．植入前、植入后3个月和12个月的放大CT。D．植入后12个月的全头部CT。
安全性终止节点
主要终止节点是植入后12个月内导致死亡或永久性残疾的与设备相关的严重不良事件。
次要终止节点为目标血管闭塞和设备迁移，由独立的血管神经科专家根据植入前、植入后3个月和12个月的CT静脉造影进行评估。
可行性终止节点
3个探索性终止节点是信号保真度和超过12个月的稳定性，解码开关的数量，以及数字设备控制系统的使用。信号保真度和稳定性通过计算有效信号带宽来评估。开关数量指的是BCI可以从不同的神经元信号中生成的不同类型的数字命令。患者使用该设备执行常规的计算机任务。神经解码器根据休息时间和尝试肢体运动进行校准。特定频段的功率，主要针对β活动，被用作特征来训练支持向量机或阈值分类器。从分类器的输出中可以生成多种类型的点击命令(图3)。神经解码器最初用于生成开关，结合眼动跟踪(ET)用于游标导航，以实现计算机控制(图1B)。患者完成打字测试，评估标准包括每分钟正确字符数、选择准确率(正确字符数的百分比)和反应准确率(正确单词数的百分比)。患者使用该系统进行日常生活工具活动的能力测试。电子邮件任务包括导航到网络浏览器并发送电子邮件。文本任务涉及到用消息传递应用程序发送消息。财务任务包括登录一个网上银行账户并查看余额。购物任务包括导航到在线商店，向购物车中添加商品，以及结账。患者也使用该系统向护理人员表达护理需求。在最后的患者中研究了使用BCI而不使用ET的计算机控制的概念验证(图1C)。
为期12个月，5名患者参加了这项研究(表1)。所有患者均为男性，欧洲血统，患有严重上肢瘫痪，4例患有肌萎缩性侧索硬化症(ALS)， 1例患有原发性侧索硬化症。患者在入组时肺功能和语言能力有不同程度的损伤。记录设备被植入靠近中央前回的上矢状窦中，并与植入同侧锁骨下皮的电子设备相连。整个过程取平均值232分钟，包括植入后设备的术中测试。
安全性终止节点
在主要终止节点评估中，在植入术和12个月随访期间，没有发生导致死亡或永久性残疾的器械相关严重不良事件。研究期间未发生严重的器械不良反应或不相关的严重不良事件。有8例不良器械反应，这些不良反应被归类为轻度，无需干预即可解决(表2；不严重的事件包括头痛和切口部位的瘀伤。对于次要终止节点，回顾3个月和12个月的CT静脉造影，4例患者均未发现目标血管闭塞或血栓形成。在3个月和12个月的静脉造影中，远端电极与基准线之间距离的值为0.45±0.28mm，表明装置位置在临床上没有显著变化(图2)。
表1.研究参与者基线特征
表2.安全性终止节点
可行性终止节点
4例患者的信号带宽均值为233赫兹。在整个12个月期间，带宽保持稳定，4例患者的所有疗程的均值范围为7至32 Hz(图3A)。在所有患者中，可以解码5到7种不同的尝试动作(包括休息)。两类解码(如休息和双侧踝关节运动)的准确率为85.2±7.9%；对于3类解码，68.3±12.5%；5类及以上解码，41.1±8.0%(图3C)。患者最初使用脑接口与ET的点击动作来移动光标，以实现计算机控制。患者控制系统的选择准确率为93.9±1.8%，每分钟正确字符为16.6±5.6，其中97.2±2.6%的文本生成是正确的(输入的1147个单词:图3D)。患者使用带ET解码器的BCI实现计算机控制并执行日常数字任务，包括患者1、2和4的电子邮件、文本、购物和财务任务以及患者3的财务任务。在4次测试中，患者4能够使用BCI-only解码器而不使用ET从5个不同选项中进行选择，准确度为97.4±4.2%；患者使用BCI-only系统在2个单独的会话中正确回答了所有10个yes/no问题，并成功地使用该系统在没有ET的情况下发送短信。
这项前瞻性的首次血管内BCI人体临床试验已完成，没有设备相关的严重不良事件或持续性神经功能缺损。3个月和12个月时未观察到血管闭塞、血栓形成或器械迁移。有稳定的信号带宽，患者能够使用植入物进行常规的数字活动，如发短信、电子邮件、个人理财、网上购物和交流护理需求。在试验结束时，最后一位患者在没有ET的情况下单独使用BCI系统打字、进行简单对话和发送短信。其安全性与以往关于硬脑膜静脉窦支架置入术的文献结果一致。在为期12个月的研究中，4例患者的设备血管内组件上没有血栓形成的证据。无狭窄。使用双重抗血小板治疗3个月，阿司匹林持续至少1年，该方案与静脉支架的文献结果一致，似乎是有效的。
在第一次人体研究中有几个限制：
样本量小；
血管内入路要求双重抗血小板治疗3个月和阿司匹林12个月，参与者健康状况的下降（如呼吸和活动能力下降）等引入了额外的变量；
不同的解码策略。未来BCI研究的一个挑战将是建立一个固定的解码算法，或者一个适应患者的解码算法，而不需要手动更改和频繁的更新。
图3.血管内脑机接口的可行性评估。A.测量所有4例患者(P1、P2、P3和P4) 12个月的信号带宽。阴影描述跨通道的均值。B. P4运动尝试时神经活动的平均和单次试验谱图。灰色时间序列轨迹描述了13-30 Hz带通滤波信号，黑色轨迹描述了归一化到运动前休息周期的β功率。时间0表示提示尝试运动开始。阴影区域表示试验平均值的标准误差。C. 离线运动分类平衡了所有4例患者的准确性。彩色区域表示交叉验证计算的精度，灰色区域表示通过变换标签计算的机会级精度。D. 4例患者的在线BCI控制表现。
在这项前瞻性的首次人体研究中，4例严重瘫痪患者的上矢状窦中植入了血管内BCI。在为期12个月的随访中，没有严重不良事件，也没有靶血管闭塞或设备迁移。在整个研究过程中，BCI信号保持稳定，所有参与者都成功地用BCI控制了一台计算机。感觉运动皮层的血管内通路提供了BCI技术的另一种选择，即通过颈静脉的上矢状窦植入。这项首次人体研究的数据表明，通过颈静脉的上矢状窦植入血管内BCI的方法是安全的和可行的，并且可以促进BCI更广泛、更快速地应用于瘫痪患者。
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参考：
https://jamanetwork.com/journals/jamaneurology/article-abstract/2799839
https://www.massdevice.com/synchron-study-backs-brain-computer-interfaces-safety/
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