清华新闻网3月9日电 脑卒中是导致全球成年人慢性残疾的主要原因之一。其中，下肢运动控制障碍（如足下垂、足内翻等）严重影响患者的步态平衡与日常生活能力。传统的被动式踝关节康复机器人虽然能在一定程度上改善关节活动度，但是难以有效激发患者大脑皮层的主动参与，导致运动功能的恢复往往面临瓶颈。

针对这一临床痛点，近日，北京清华长庚医院康复医学科潘钰主任团队与清华大学电子工程系窦维蓓教授团队联合发表论文，深入探讨了基于运动想象的闭环脑机接口（BCI）踝关节机器人训练对脑卒中患者下肢运动功能恢复及大脑神经可塑性的促进作用。研究团队自主研发了基于运动想象的足踝脑机接口训练系统，该系统能够实时解码患者“试图活动患侧足踝”的头皮脑电（EEG）信号，并在识别到正确的运动意图时，触发踝关节机器人提供精准的本体感觉和多模态（视觉、听觉、触觉）反馈。这一设计成功构建了“中枢-外周-中枢”的闭环感觉运动回路，旨在通过主动神经调控促进大脑重组。

为验证该系统的临床疗效与神经机制，研究团队开展了一项单盲随机对照试验：32名脑卒中患者被随机分配至BCI干预组（接受BCI控制的踝关节机器人训练）和对照组（接受常规被动式踝关节机器人训练）。两组患者均接受了为期2周、每周5次、每次40分钟的强化训练。

功能连接性（FC）的组间差异比较。蓝色代表 X 小于 Y；红色代表 X 大于Y。（a）脑机接口组与踝关节机器人组在α频段FC的比较。（b）脑机接口组与踝关节机器人组在β频段FC的比较

经过2周训练，两组患者在背屈主动关节活动度、背屈肌力、Berg平衡量表（BBS）和功能性步行分级（FAC）上均有显著改善。但BCI组在Fugl-Meyer下肢运动功能评分（FMA-LE）的提升幅度上显著优于对照组，且在缓解小腿三头肌痉挛（MAS评分）方面表现出独有的显著疗效。

通过高时间分辨率的定量脑电图（qEEG）分析，研究提供了足踝BCI干预促进大脑功能重组的客观电生理证据。结果显示，训练后，BCI组患者大脑慢波功率（δ波）显著降低，α波功率增加，大脑半球间对称性指数（pdBSI-δ）显著改善；同时，在α和β频段，Cz-顶叶区域的功能连接性（Functional Connectivity, FC）得到显著增强。这些特征高度契合健康人群的脑电模式，标志着大脑感觉运动网络的有效修复。

研究不仅证实了BCI控制的踝关节机器人训练在改善脑卒中下肢运动功能和减轻肌肉痉挛方面的作用，更重要的是通过多维度的qEEG指标揭示了闭环干预模式诱导大脑神经可塑性良性改变的内在机制，为脑机接口技术作为一种靶向、精准的神经康复策略走向临床应用奠定了坚实的循证医学基础。

研究成果以“脑机接口控制的踝关节机器人训练对脑卒中后运动康复及静息态定量脑电图神经可塑性的影响：一项随机对照试验”（Effect of Brain-Computer Interface-Controlled Ankle Robot Training on Post-Stroke Motor Rehabilitation and Resting QEEG Neuroplasticity: A Randomized Controlled Trial）为题，于近日发表于《神经康复与神经修复》（Neurorehabilitation and Neural Repair）。

北京清华长庚医院康复医学科主治医师翟晓雪为论文第一作者。潘钰、窦维蓓为论文共同通讯作者。研究得到国家重点研发计划等的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1177/15459683251412286

供稿：北京清华长庚医院

编辑：李华山

审核：郭玲