中科知影创始人兼董事长王帆：新型脑磁图系统实现采购成本下降50%

中科知影创始人兼董事长王帆发表了《新型脑磁图与脑机接口》主题演讲，为大家普及了脑机接口的现状、发展，与临床诊断方面的需求与应用。

以下为演讲实录：

脑机接口这个概念，大家近些年听得非常多了，它是一个有着很长历史的研究领域，这个领域一直面临一系列的机遇和挑战。脑机接口狭义定义:  不依赖于大脑的正常输出通道（外周神经和肌肉组织） 直接通过“脑信号”与“外界”进行交流的通信系统。广义定义：在线的脑信号处理，用以增强人与计算机的互动。相当于更偏向于脑机融合的范畴。脑机接口有一系列的应用，包括医疗领域的应用，最典型的是霍金的那套辅助他生活和交流的系统。除此之外脑机接口还在教育领域和商业的营销中有一系列应用场景。

脑机接口技术的发展受限于硬件本身。传统的脑机接口方案是颅外脑电，具有敏感度低，错误率高的缺点，往往需多次重复的特点。马斯克做的是颅内脑电方案，其灵敏度非常高，缺点是有创伤性（需开颅），往往应用于已经患有非常严重的神经失能的病人，而且它无法监测全脑，只能对某一脑区进行监控获取相关信息。功能磁共振方案需要一个庞大昂贵的设备，需要人躺在里面，空间分辨率非常好，时间分辨率低，价格昂贵，不具实用性。传统脑磁图方案：兼具高空间分辨率和高时间分辨率，但头部需固定，价格昂贵，实用性受限。

我们在做的事情是基于原子磁力计的新型脑磁图。原子磁力计脑磁图兼具高时空分辨率和良好的空间分辨率，是完全无创的影像技术，且具备最大的理论传输带宽，临床应用于癫痫灶/功能区定位，帕金森，精神疾病诊断等领域，是认知科学领域研究的重要工具，可以反映脑内快速时空过程研究。

传统脑磁图使用工作于液氦温度下的超导磁量子干涉仪。在2003年前，是唯一的可进行fT级别灵敏度测量的磁探测器件。

“需要储存的信息通过一系列超微外科手术灌入。”我机械地吐出这篇早已烂熟于胸的推销词，“顾客的密码保存在一块特制芯片上。除了SQUID(乌贼，干我们这行的不太愿意提这个话题），没有任何手段能够提取信息。药物弄不出来，切开脑袋弄不出来，严刑拷打也弄不出来。我自己完全不知道信息内容，从来不知道。”“乌贼？长着许多触手、爬来爬去的玩意儿？”我们钻出地铁通道，街面上是一个早已废弃的市场。这儿还有块凑凑合合算是广场的空地，地上到处是烂鱼头、腐烂的水果。广场对面的暗处，几个黑黢黢的影子盯着我们。“量子扰动超导探测器。战争期间用它搜索潜艇，寻找敌人的赛伯武器系统。”“哦？海军的玩意儿？打仗的时候用过？这么说，乌贼能读出你大脑芯片上储存的东西？”她停住脚步。我觉得她藏在那两片镜面后面的一双眼睛正死死盯着我。“要说探测磁场，哪怕最低级的乌贼都比过去的磁力探测器强十亿倍，就跟在体育场的一片欢呼声中听清谁说的一句悄悄话似的。”《约翰尼的记忆》 威廉吉布森 1986。脑磁图就是在一片喧嚣的体育场能测量悄悄话。

整个脑磁图技术的发展是成以SQUID也是败的SQUID，2003年，普林大学研究组发现了基于原子无自旋交换弛豫(SERF)的全新物理学现象，并基于此建造了可进行fT级别灵敏度测量的光泵原子磁力计(OPM)系统。人类首次实现了基于常温探测器技术的fT级磁测量。

基于原子磁力计的新型脑磁图，需要大量液氦冷却，售价和使用成本高（临床售价约为3000万元，使用成本>250万元/年。而原子磁力计作为常温探测器，无任何耗材，临床售价约1500万元，使用物耗几乎为零。传统脑磁图探测器阵列固定且远离头皮，信噪比相对较低且一套脑磁图设备无法兼顾成人和儿童。新型可穿戴脑磁图系统，探测器紧靠头皮，信号强且一套系统可以适配从婴儿到成年人的不同头型。传统脑磁图尺寸巨大，设备总重10吨，占地面积150平米以上，新型可穿戴式脑磁图整体尺寸小，可以在小型屏蔽室中使用，占地面积20平米，无需特殊基建。所以原子磁力计的原理研究发表在《自然》杂志上之后获得了一系列大众媒体的关注，是最近十年脑功能成像领域最重要的底层原理性突破。

我们在2016年也平行开始了相关研究，在2018年9月份建成了国内首台多通道原子磁力计脑磁图原型机，相关成果获得科技日报等媒体的广泛报告。该设备整体性能位列全球前三，实现可穿戴式头部自由运动状态下对感觉运动皮层，听皮层信号的准确记录和溯源重建。

本项目团队还在国际上首次使用原子磁力计脑磁图进行穿戴式脑机接口研究并解码关键的SSVEP信号，研究结果获得2018 国际脑磁图年会旅行者奖。首次国产探测器脑磁图成功进行脑机接口测试，研究结果入选CPB当期封面及 2019年度20篇优秀论文。

脑磁图行业的现状，脑磁图算是脑成像设备最昂贵的设备之一。现有设备100%依赖进口（加拿大，芬兰，美国，日本），售价在3000万元左右。现有脑磁图运行维护成本极高，每年消耗数百万元液氦，低温部分需要定期维护，检测收费为万元左右，用于严重的癫痫患者做手术治疗的术前定位。我国有1000万左右癫痫患者，其中1/3为药物难治型癫痫，每年新增患者30万人。我国目前仅有十几台脑磁图，每年仅有几千患者可以进行脑磁扫描，严重制约癫痫诊断治疗，临床市场需求上千台，用于精神类疾病，神经系统退行性疾病和儿童发育异常诊断，则有上万台的潜在应用市场。

我们在研制的新型脑磁图系统可以降低它的建造成本和运行成本，它的采购成本对临床采购成本下降50%，运行成本下降两个数量级。设备可实现盈利，三年收回建设成本。

基于脑磁图/脑电图的神经电生理功能诊断领域，可广泛用于癫痫，儿童视觉，听觉语言发育异常诊断，AD/ADHD诊断，康复训练，神经系统退行性疾病如帕金森，老年痴呆诊断等诊断领域，在国内有近千亿潜在市场。项目按满足FDA标准设计，未来海外市场占比一半以上。

我们成立的这家产业化公司叫中科知影，核心业务为专注以新型脑磁图为旗舰的医学电生理垂直行业。其中进口替代的脑电图等设备，我们的产品预期明年推向市场。我们还将提供包括数据分析在内的全产业链服务以覆盖更多应用场景。

我们项目核心团队，何生，中科院生物物理所，脑与认知科学国家重点实验室主任，视觉和意识科学领域的国际知名学术带头人。卓彦，脑与认知科学国家重点实验室及北京磁共振脑成像中心副主任，主持建设了国内第一台3T,7T MRI系统，拥有20年以上的大型医学影像设备技术开发及管理经验。我本人是脑与认知科学国家重点实验室高级工程师，脑磁图实验室负责人，主持建造了国内第一台研究用脑磁图系统，毕业于MRI技术的发源地英国诺丁汉大学，在03年诺贝尔奖得主Sir Peter Mansfield领导的世界顶尖医学影像中心进行脑磁图-超高场磁共振技术研究，在脑磁图领域有着丰富的研究和工程经验。

这是我们项目一系列的关键节点，预期2-3年可以做出符合临床标准的穿戴式新型脑磁图设备，进入临床市场，实现大规模的可量产化的销售。这个是我们获得的一系列的相关奖项和专利。

我们在做的这个事情是国内首套、国际领先，在脑机接口，临床诊断方面具有迫切的现实需求和巨大的市场。高价值医疗设备，国内在千万级医疗设备研发上真正的突破，与世界先进水平同步甚至领先，未来我们在这一行业的产业化领域会进入世界第一梯队。

该设备的投产将大幅降低脑磁图采购及使用成本，使得临床的检测费用从万元左右下降至一千元左右。在儿童早期发育障碍，精神类疾病，神经系统退行性疾病筛查潜在应用，国内有数百亿全球数有千亿的市场。脑磁图以非接触式方式进行脑内电活动的高时空分辨率记录，是最有可用于正常人的无创的脑机接口技术，在脑机接口和类脑计算领域，也有巨大应用的潜力。

我们公司2019年成立，2020年年底接触到了英诺，2021年初完成天使轮投资。感谢英诺对我们的关怀，希望英诺会发展越来越好，也希望我们将来能够和英诺共同发展。