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2026年 45卷 4期
刊出日期:2026-08-20
论著
综述
简讯
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脑机接口专栏
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第45卷4期目次
2026 Vol. 45 (4): 0-0 [
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脑机接口专栏
385
超声脑机接口
郑海荣, 牛丽丽, 邱维宝, 刘成波, 李志成, 周谊航, 孟龙, 潘钥
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.001
脑机接口(BCI)作为实现人机融合与攻克神经疾病的核心技术,已成为全球科技竞争与国家战略布局的关键领域,对于支撑智能医疗、人机协同及脑科学突破,具有重大战略意义。超声脑机接口(uBCI)凭借无创穿透颅骨和高时空分辨率的独特优势,正逐渐成为脑机交互领域的核心技术方向。综述了uBCI的关键技术,重点涵盖:1)可实时动态观测脑血流与神经活动关联的超声脑功能成像技术;2)基于大模型的神经解码技术;3)以及结合声遗传学实现细胞特异性调控的神经写入技术。阐述了uBCI在揭示神经血管耦合机制中的应用进展,展示了其直观呈现脑功能运行规律与疾病病理关联的能力,为阿尔茨海默病等脑病诊疗提供新依据。最后,探讨了uBCI面临的技术难题,并展望了其在医疗、军事、工业、无人驾驶及脑际通讯等领域的应用前景。
2026 Vol. 45 (4): 385-404 [
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405
侵入式脑机接口在神经功能障碍康复中的临床转化进展与挑战
沈子健, 胡峰, 舒凯, 伍冬睿
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.002
脑机接口(BCI)作为连接大脑与外部设备的前沿交叉技术,在神经系统疾病的诊疗与康复领域取得了突破性进展。特别是侵入式脑机接口(iBCI),凭借其极高的时空分辨率和优异的信号信噪比,已成为攻克脑卒中、重度脊髓损伤及肌萎缩侧索硬化症等严重神经功能障碍疾病的重要技术路径。在2024至2026年全球BCI产业临床转化的关键窗口期,我国在核心微创硬件研发、自适应神经解码算法、多中心临床试验平台建设以及伦理与监管标准制定等方面实现了多项重要技术突破。立足于近期国内外顶尖研究团队的基础科学发现与前瞻性临床试验数据,系统梳理了iBCI在核心硬件工艺、信号解码理论演进方面的最新进展;深入探讨了其在运动功能重建、言语辅助交流以及神经功能调控三大临床转化核心领域的标志性成果;并全面审视了当前iBCI多中心临床研究设计的演变、康复疗效评价体系的重构,以及“技术-临床-伦理-监管”协同治理架构的建设现状,以期为该领域未来的基础研究深化与规模化临床应用提供系统性的学术参考。
2026 Vol. 45 (4): 405-415 [
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416
语义刺激与亮度闪烁诱发的稳态视觉诱发电位响应特性对比研究
李晓阳, 高小榕
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.003
稳态视觉诱发电位(SSVEP)脑机接口(BCI)可为重度运动失能患者提供与外界高效交互的解决方案。现有研究常采用传统亮度闪烁刺激诱发SSVEP响应,但该范式主要依赖早期视觉加工通路,其编码效率在一定程度上受限于初级视觉系统的响应特性。因此,有必要探索能够调动更丰富视觉加工过程的刺激材料,以拓展 SSVEP 的编码潜力。目前,语义相关视觉刺激在稳态频率范式下的响应机制仍缺乏系统研究。本研究招募了12名受试者,比较其在4种刺激频率(3、6、9、12 Hz)条件下人脸、汽车(物体)、汉字与亮度闪烁刺激所诱发的SSVEP响应。结果表明,与亮度闪烁相比,语义刺激在时域、空域与频域特性上呈现出不同的响应模式。在所测试刺激中,汉字刺激整体表现较优,其信噪比高于人脸与汽车刺激,并在部分时间窗表现出优于亮度闪烁刺激的分类性能。尤其在6 Hz条件下,汉字刺激不仅呈现更广泛的空间分布,还在基频处获得13.29 dB的信噪比。上述结果提示,文字刺激可能为突破传统亮度闪烁范式、拓展SSVEP-BCI的视觉编码策略提供新的思路。
2026 Vol. 45 (4): 416-427 [
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428
基于自适应多专家混合的脑电情绪识别
段梦通, 崔恒, 陈勋, 李煜, 刘爱萍
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.004
人类情绪活动与特定脑区的神经响应密切相关。近年来,围绕脑区表征建模的脑电情绪识别研究受到了广泛关注。然而,由于不同个体间脑电信号在特征分布和脑区连接模式上存在明显差异,脑区相关表征往往具有较强的个体特异性,导致模型在跨个体情绪识别任务中的泛化能力受到明显限制。针对这一挑战,本研究提出了自适应多专家混合模型(AdaMoE)。该模型利用混合专家模型的专家分工机制对不同脑区进行针对性建模,并在此基础上引入特征-拓扑双重测试时自适应机制,以增强区域表征对跨个体分布偏移的适应能力。具体而言,通过多个图卷积专家对不同脑电通道组合及其对应脑区交互模式进行自适应建模,以捕获多样化的区域表征,并从特征表征与图拓扑结构两个层面执行测试时自适应。一方面通过特征自适应机制对目标样本表征进行动态校正,以增强情绪判别特征的域不变性;另一方面通过拓扑自适应机制对图连接关系进行自适应调整,使模型能够更准确地刻画目标个体的脑区交互模式。模型在公开脑电情绪数据集 SEED 和 SEED-IV 上分别取得了 80.5% 和 57.7% 的分类准确率,F1 值分别为 79.6% 和 56.5%,有效提升了跨个体脑电情绪识别性能。结果表明,区域化图专家建模与特征-拓扑双重测试时自适应能够协同缓解未知个体的特征偏移和结构偏移,并保持较好的在线更新稳定性。
2026 Vol. 45 (4): 428-443 [
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444
转换型脉冲神经网络及其在脑机接口中的应用研究
赵泽辰, 余天佑, 俞祝良, 顾正晖
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.005
脑电信号(EEG)的监测任务对系统的实时性和能效提出了严格要求,需在保证高时间分辨率的同时降低资源消耗。脉冲神经网络(SNN)通过基于脉冲的信息传递机制,将传统神经网络中的乘法运算转化为加法运算,显著降低了计算能耗。其异步通信特性进一步提升了时序数据的处理效率,满足实时性需求。因此,SNN在EEG连续监测任务中展现出显著的应用潜力。然而,SNN的直接设计与优化过程具有较高的复杂度,难以实现高效部署。针对这一问题,本研究提出了一种将卷积神经网络(CNN)转换为SNN的量化-钳位-量化(QCQ)方法,并将其应用于脑电情绪分类公开数据集SEED和运动想象公开数据集 (BCI Competition Ⅳ Dataset 2a)。具体而言,QCQ方法在计算层的激活函数和输出层中引入钳位和量化操作,在输入端和池化层计算中应用单一量化,同时对批归一化层参数进行转移,实现CNN到SNN的转换。实验结果显示,QCQ方法在SEED数据集上的分类准确率达到93.79%,较现有先进转换方法平均提升2.77%,能耗降低近75%;在MI数据集上的分类准确率为78.64%,平均提升4.31%,能耗降低近80%。与传统转换方法的对比也突出了优越性。这一结果验证了QCQ方法能够有效继承CNN的分类性能,使SNN在两个数据集上的表现更接近CNN,同时为SNN的实际应用提供了便捷的实现途径。
2026 Vol. 45 (4): 444-456 [
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457
基于可拆卸柔性梳状海绵电极的高集成脑机接口防护头盔研发
袁学智, 李辉, 唐琪, 陈洁, 王坤, 肖晓琳, 许敏鹏, 范燨, 白茹, 王俊磊
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.006
针对脑机接口(BCI)与防护头盔融合中面临的电极便携替换、硬件小型抗干扰、信号稳定传输及佩戴舒适性等核心难题,本研究提出可拆卸柔性梳状海绵电极与高集成放大器一体化的解决方案。电极采用弹性海绵-柔性硅胶基材、柔性金属丝及梳状分布式布局的设计,在保证信号采集质量的同时有效提升了佩戴舒适度。放大器采用高集成度器件与精简电路拓扑,体积缩小至6.6 cm×5.2 cm×1.2 cm,共模抑制比超过110 dB,系统续航达29.3 h,数据丢包率为0.1%~0.2%。经10名受试者的佩戴舒适性评价与佩戴准备时间测试,平均佩戴准备时间为(2.28±0.48)min,体现出良好的易用性与适用性;基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的无人机控制实验验证,10名受试者的平均控制准确率可达90.88%±2.61%。所设计系统运行稳定可靠,为BCI与防护装备的深度融合提供了有效的技术路径。
2026 Vol. 45 (4): 457-468 [
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论著
469
基于快速深度卷积神经网络的乳腺钼靶影像分类方法
蔡绿君, 傅奕萱, 阮耀平, 李颜娥
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.007
乳腺癌是全球女性中最常见的癌症之一,早期发现、诊断与治疗对提升患者生存率和生活质量至关重要。乳腺钼靶检查是目前最常用的乳腺癌筛查方式,但普遍筛查会产生大量乳腺钼靶影像,且受组织重叠等因素影响,乳腺钼靶影像的准确解读难度较高。目前已开发有多种计算机辅助诊断方法,用于通过乳腺钼靶影像区分良、恶性病例。虽然这些模型可助力乳腺癌的早期检测,但在准确性、耗时与成本方面仍有优化空间。为此,本研究提出一种轻量级深度卷积神经网络,用于快速实现乳腺钼靶影像的乳腺癌分类。采用公开的乳腺筛查数字数据库(DDSM),该数据集涵盖2 604名患者,其中经病理证实的良性病例854例、无需召回复查的良性病例141例、活检病理证实的恶性病例914例,以及阴性病例695例。先通过旋转、翻转、亮度调整、添加椒盐噪声与高斯噪声等方式进行数据增强,最终得到包含5 208张原始影像、43 092张增强影像的数据集,总计48 300张乳腺钼靶影像。本研究提出了一种基于VGGNet与Inception模块的乳腺钼靶影像分类卷积神经网络模型(CMCNNet),以适配乳腺钼靶影像的分类需求。实验结果显示,当学习率设为0.000 5时,该网络准确率达99.38%;进一步将卷积层组的卷积核数量配置为32-32-32-32、卷积核尺寸设为3×3后,准确率提升至99.60%。本研究在48 300幅钼靶图像上进行验证,通过三折交叉验证,将该模型与AlexNet、VGGNet、Inception-V3、ResNet等模型进行对比,结果显示,在相同训练迭代次数下,CMCNNet的准确率达到99.86%,性能优于其他模型,且所需训练时间最短。本研究提出的参数优化方案与CMCNNet模型,对基于乳腺钼靶影像的乳腺癌分类具有较强的应用价值。
2026 Vol. 45 (4): 469-481 [
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482
基于加权随机森林-K近邻的轻度认知障碍、阿尔茨海默病和健康对照分类研究
袁宇阳, 李芳云, 李颖洁, 李云霞
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.008
轻度认知障碍(MCI)作为阿尔茨海默病(AD)的关键前驱阶段,其与健康对照(HC)在神经振荡特征上的差异对 AD 早期诊断和认知老化机制研究至关重要。α 波频段(8~13 Hz)的脑功能连接被证实与静息态网络活动密切相关,但其在 MCI、AD 和 HC 群体中的分类效能及关键生物标志物尚未完全明确。同时,传统机器学习算法对高维 EEG 特征的权重分配不足,难以捕捉多类群体间的细微差异。本研究通过随机森林的特征重要性加权策略,提升传统机器学习算法模型对关键脑连接的判别性,解决单一模型的特征利用低效问题。在分析MCI、AD和HC各43名的静息态 EEG 数据的基础上,通过皮尔逊相关系数(PCC)构建 α 波频段全特征矩阵(AFM),利用方差分析(ANOVA)筛选组间差异显著的脑连接,形成有效特征矩阵(EFM)。设计加权随机森林- KNN(WRF-KNN)集成模型,通过五折分层交叉验证评估三分类(MCI/AD/HC)和二分类(MCI/AD)性能,并基于随机森林特征重要性构建关键脑连接网络。WRF-KNN 模型在三分类任务中平均准确率达 93.3%±2.1%,显著高于单一 KNN(88.2%±3.5%)和随机森林(90.3%±2.8%,
P
<0.05);MCI 与 AD 二分类准确率达 92%±1.8%。WRF-KNN 模型在每组识别的同时还筛选出 20 条 α 频段关键连接,其重要性得分揭示了MCI、AD患者与HC在α波神经振荡及功能连接方面的关键差异,MCI 和 AD 组的 α 波连接呈现前额叶-顶叶连接减弱、枕叶内部连接增强的模式,而 HC 组连接分布更均匀。这一系列发现为AD的早期诊断以及认知老化研究开辟了新的视角。
2026 Vol. 45 (4): 482-494 [
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综述
495
新型医用敷料促进创面修复的机制与临床应用进展
魏坤, 李楷, 王培鑫, 朱欢, 张丽娟
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.009
创面修复是创伤医学与生物材料领域的核心研究方向之一,针对慢性糖尿病足溃疡和深度烧伤等复杂难愈创面,传统敷料存在湿润环境维持能力有限、感染防控效果欠佳和愈合周期偏长等局限,难以满足临床治疗需求。随着材料科学、生物医学和临床医学的交叉融合,新型医用敷料可通过模拟皮肤生理屏障功能和主动调控创面微环境,有效提升创面修复质量。文中系统梳理了新型医用敷料的研究进展,按材料属性分为水凝胶、水胶体、泡沫、藻酸盐、银离子及纳米纤维等类别,阐述了各类敷料的核心成分、材料特性、促愈作用机制、临床应用效果及现存挑战,并从多组分协同设计、精准靶向调控和临床转化体系构建3个维度展望了未来发展方向。
2026 Vol. 45 (4): 495-502 [
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简讯
503
一种结合朴素贝叶斯噪声片段识别与小波降噪的EEG伪迹抑制方法
谢文璨, 王国庆, 徐策, 王程勉, 赵铭蔚, 李广晔
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.010
有效抑制脑电(EEG)信号中的伪迹对后续特征提取与分析具有重要意义。针对现有方法计算复杂、对非平稳噪声及多源伪迹适应性不足的问题,本研究提出一种结合朴素贝叶斯(NBM)噪声片段识别与小波降噪的EEG伪迹抑制方法。本方法基于样本熵和周期性成分占比构建NBM分类器识别噪声片段,并采用改进小波阈值方法进行针对性处理。实验结果表明,本方法在儿童麻醉全过程真实EEG数据上具有良好的伪迹抑制效果。同时,在含低频漂移、眼电、肌电及高频噪声等4类伪迹的模拟EEG数据中,整体性能优于Islam 等方法与独立成分分析(ICA)、小波软阈值变换(WT-soft)等传统方法。其中,低频漂移条件下本方法伪迹能量削弱指标λ中位数最高提高约72.90%;高频噪声条件下信噪比提升量指标
ΔSNR
中位数最高提高约7倍。所提出方法能够有效抑制多源伪迹并保留EEG信号关键时频特征,可为复杂临床环境下少通道EEG信号预处理提供一种稳健、实用的技术方案。
2026 Vol. 45 (4): 503-507 [
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508
生物反馈联合舌压抗阻反馈训练对颅脑损伤患儿吞咽障碍、营养状况、生活质量的影响
岳雷, 刘艳杰, 王栩, 刘娟, 赵会中, 罗旭
DOI: 10.3969/j.issn.0258-8021.2026.04.011
颅脑损伤患儿易并发吞咽障碍,增加营养不良、吸入性肺炎等不良事件发生风险,严重影响患儿生活质量,本研究旨在探讨生物反馈联合舌压抗阻反馈训练对颅脑损伤患儿吞咽障碍、营养状况、生活质量影响,以进一步改善预后。选取我院2022年2月—2024年6月就诊的颅脑损伤吞咽障碍患儿60例。按随机数字表法分为对照组(
n
=30)、研究组(
n
=30)。两组开展康复训练时均结合生物反馈,对照组给予常规康复训练,研究组在对照组基础上给予舌压抗阻反馈训练。研究结果显示,研究组总有效率为96.67%高于对照组73.33%(
P
<0.05);治疗后研究组标准吞咽功能评定量表(SSA)、洼田饮水试验(WST)、儿童营养风险及发育不良筛查工具(STRONGkids)评分均低于对照组,表面肌电信号技术(sEMG)最大波动幅值高于对照组;治疗后研究组儿童生存质量普适性核心量表(PedsQL 4.0)的生理、情感、社会、学校功能评分及总分高于对照组(
P
<0.05);两组吸入性肺炎发生率比较,差异无统计学意义(
P
>0.05)。研究结果表明,生物反馈联合舌压抗阻反馈训练可提升颅脑损伤患儿治疗效果,缓解吞咽障碍,增强舌骨上肌群力量,改善患儿生活质量。
2026 Vol. 45 (4): 508-512 [
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