潜脑科技赵黎明:脑电大模型如何抢在卒中症状前发出预警
(本文作者为 钛资本研究院,钛媒体经授权发布)文 | 钛资本研究院脑机接口技术正在重塑人类与机器交互的边界,其中非侵入式方案因避免开颅手术、具备可穿戴性和成本优势,被视为通往大规模消费医疗市场的最具潜力路径。然而,颅骨对神经信号的物理衰减、跨个体的巨大脑电差异,以及高质量标注数据的匮乏,长期制约着这一技...
聚焦卒中场景:被时间“扼杀”的大脑与脑电的黄金窗口
脑卒中
脑卒中就是常说的中风,目前在全球致残原因中排第一、致死原因中排第二。它分两类:缺血性(脑梗)约占85%,出血性即脑溢血。我国发病人数逐年上涨,存量患者约2800万,每年还净增300万至500万,医保和家庭的压力都不轻。急性缺血性卒中的治疗卡在极严的时间窗上:静脉溶栓须在发病4.5小时内完成;机械取栓则是通过微创手术,从股动脉置入导管抵达堵塞处,把血栓取出来。两种方式都有标准的用药时间窗口,超过4.5小时再用溶栓药物,出血风险会上升。卒中“越早治疗获益越大”的特征很明显,救治成功率与发病时间紧紧绑在一起,再灌注越早,预后越好,甚至可能和健康人看不出差别。
现实数据却不乐观:我国社区卒中的综合救治率不到10%至20%。原因有几层。早期症状不显眼,头晕、头痛、偏瘫、失语、大舌头常被忽略,或者被当成“没休息好”。更关键的是夜间高发——后半夜血液粘稠度冲到峰值,对不稳定血栓的冲击力最大,血栓很容易脱落。夜间发病时患者没法求救,家属也难以及时察觉,约25%的亚洲卒中患者是醒来后才被发现送医,黄金救援期已经过去了。
院内卒中同样容易耽误。这里说的不是卒中患者在医院里被拖延,而是因其他病因住院的人——比如骨科手术、心脏外科手术——在术中或术后发生卒中。全麻药物会造成血管低灌注,促使血栓形成。麻醉苏醒后患者没醒,症状又常与麻醉状态或术后谵妄混在一起,主治医师很难第一时间判断。静脉溶栓患者院内需要24至48小时连续监测状态,因为担心溶栓后脑出血,传统做法要求护士每25分钟查看一次,一共37次。近期复旦研究团队在柳叶刀发文指出,监测次数从37次降到17次,不良预后不会显著增加——这本身就说明监测的人力负担有多重。问题是,院内血压、心率、呼吸都有连续监护设备,唯独脑功能没有,往往等到症状明显了才去拍CT或核磁,延误已经不小。人在医院,不等于脑功能被持续盯着。
脑电为什么能解决这个问题?先看科学性:卒中发作几分钟内,神经元电信号就出现明显异常,而CT等影像手段要半小时甚至更久才能显示病灶,那时大面积神经元已经死亡。再看合理性:脑电图时间分辨率达毫秒级,采样率可达500Hz至8000Hz,最细微的脑功能变化也能抓到,设备还小巧便携。可行性方面,前期大量动物实验和临床研究都证明,头皮脑电上能稳定观察到卒中的神经模式。
验证数据上,我们团队过去一年在对口医院收集了近300人次临床数据,用自研设备采集确诊卒中患者与健康对照的头皮脑电。结果显示,卒中与健康人群的分类敏感度、特异度均稳定接近90%,AUC等指标表现稳定。不过这批数据来自确诊并接受有效治疗后进入稳定期的病房患者,距发病已超过一天甚至更久,还不能证明算法在卒中发作第一时间就能捕捉异常。
为了回答这一点,团队在啮齿类动物(小鼠)上建了卒中模型,人为堵塞血管,并给小鼠佩戴可穿戴设备。结果显示,堵塞后约5分钟,算法就能以分钟级速度捕捉到异常电信号,还能自适应推断堵塞位置。算法推测的热力图与事后解剖染色的病灶区域高度吻合。团队正计划在灵长类(猴子)身上做进一步验证,以逼近人类生理反应,同时在院内推进高危人群围术期的数据采集。
潜脑科技的产品化路径与技术壁垒
临床验证打底之后,潜脑科技定下了三步走战略,硬件、软件、算法全部自研,技术壁垒也由此搭起来。
这套全栈自研架构分三块。硬件端,现有科研设备可穿戴性差、没法连续采集,潜脑科技就自己研发柔性电极与主动电路。卒中监测要覆盖一整夜至少10小时,院内甚至要24至48小时连续佩戴,对可穿戴性、舒适度和信号稳定性要求都很高。目前所有原型已研发完成。软件平台方面,团队自研多模态脑机接口平台软件,从实验设计、数据采集到数据分析的一站式科研与临床流程都支持,院内监护应用能直接在这个平台上搭建,信号采集到应用验证全链路打通。
算法是核心,脑电大模型则是潜脑科技最关键的壁垒。2024年chat GPT兴起后,团队想到把大模型思路搬进脑电领域:数据和模型体量堆到一定数量级,效果会不会质变?这个想法最终发表在领域顶会上,也打开了脑电大模型研究的新思路。降本效果体现在哪?传统脑机接口应用得一事一议,做情绪识别和做卒中检测的数据、算法完全不通,新应用必须从零采数据、训模型。脑电大模型不一样,它通过对海量无标注脑电数据做自监督学习,建立起对脑电信号的通用理解能力,下游任务只需少量标注数据微调,就能达到传统方法靠大量数据才有的效果,新场景的开发成本大幅下降。
落地节奏同样分三步走。第一步,设备先进入医院场景,服务院内围术期、ICU及普通病房里由医生判断为卒中高风险的患者,做床旁脑电监测。这套设备并不打算取代CT这类金标准,它要补的是连续监护这块空缺:不必等到症状明显才动手,脑电趋势一出现异常就能触发干预,把被动应对往前挪。第二步,院内跑通之后再向家庭延伸。针对2800万存量卒中患者,盯住他们发病后90天至1年内的高复发风险期,提供夜间监护,帮他们撑过这段危险时间,思路和家用呼吸机相近。第三步,覆盖范围扩到超过1亿的高危人群,房颤患者、动脉狭窄者、60岁以上检出颈动脉斑块的人都在其中。人群越铺越广,对可穿戴设备与准确率提出的要求也水涨船高,不过底层技术底座可以同时支撑这些场景。
卒中场景的数据极其稀缺。院内诊断的金标准是CT和核磁,卒中患者入院后几乎不会常规佩戴脑电设备,相关数据只能由团队自己采集。潜脑科技一边与更多医院合作推进临床采集,一边通过公开数据集和临床科研合作拿到其他类型的脑电数据,癫痫科已有的临床脑电数据是其中重点。这些数据全部在脱敏、合规的前提下使用,有一部分借助联邦学习或边缘计算与模型交互,原始数据不出域。团队还配了专门的数据采集队伍,并由专业医师负责标注,保证输入质量。
行业的转折点已经出现。2020年,马斯克的Neuralink把电极植入颅内,解码猪在跑步机上行走时下肢关节的角度,实线与虚线拟合得相当好。潜脑科技用自研的脑电大模型,在真人头皮脑电上做了类似实验,同样解出了胯、膝、踝三个关节的角度变化,效果一样出色。两组结果放在一起看,说明算法进步、尤其是大模型引入之后,非侵入脑机接口与侵入式方案之间的性能差距正在快速收窄;再加上安全性、成本和可穿戴性上的天然优势,非侵入路线已经走到从实验室迈向真实商业场景的拐点。在脑卒中这个关乎生命质量的刚需领域,潜脑科技的探索给行业提供了一个很有参考价值的范本。
按照规划,潜脑科技将在2026年第四季度先拿下一张二类证,作为硬件进入市场的门票。院内卒中监测系统走软硬一体路线,将申请二类或三类医疗器械,具体归哪一类还没提交界定;眼下的重点是在院内铺设100套设备,把有效性和稳定性验证得更充分。
潜脑科技成立于2025年6月,落在上海杨浦长阳创谷。公司已完成两轮融资,2026年8月将正式开放下一轮融资。
问答
康建鹏:在医疗器械注册证上,潜脑科技是怎么规划的?
赵黎明说,如今在非侵入式医疗器械的命名环节,直接挂上"脑机接口"这四个字已经没那么容易了,传统康复训练设备以及ADHD相关设备都受波及。在他看来,国家把脑机接口的定义和规范逐步厘清,对行业长远发展是件好事。落到潜脑科技自己身上,公司成立时间还不长,阶段性的打算是先在2026年第四季度拿到一张二类医疗器械证,从硬件角度切入,把它当成开展院内临床试验的"入场券"。再往远看,院内卒中监测的软硬一体系统会去申请医疗器械注册证,至于报二类还是三类,分类界定还没提交,眼下重点是在院内攒下更多数据、把系统稳定性验证扎实。公司今年的目标是往院内场景铺100套设备,给产品的有效性和可靠性再添一些佐证。
康建鹏:大语言模型的技术机理,能直接搬到脑电信号处理上吗?
赵黎明:从理念上说,脑电信号可以看作继自然语言之后的"第三种语言",两者本质上都来自神经元活动,存在与语言对齐的可能。但落到技术实现,脑电信号和语言文字差别很大。语言的输入有标准化的词库和语义体系,可以用Embedding做规范处理;脑电信号则受设备差异制约,导联数量、采样率、佩戴位置都不统一,没有标准化的输入格式,现成的大语言模型架构很难直接套用。所以团队早期是从零开始,训练了一套专门针对脑电的模型架构。
这项工作2024年发表之后,学界陆续出现直接拿Llama等大语言模型结构对脑电数据做微调的研究,效果还不错。潜脑科技一直在密切关注,二代模型也在研发中。不过医疗场景对可解释性的要求很严,团队没有简单照搬大语言模型的思路,而是在摸索更符合医疗器械监管要求的算法路径。
康建鹏:卒中监护产品怎么让医生和患者接受?以后会不会拓展到阿尔兹海默症?
赵黎明:临床接受度方面,团队前期调研时和医生聊了很多,关键还是产品有没有真正解决痛点。院内高危场景和院外二次复发场景,眼下都缺有效的解决办法,需求是刚性的。举个例子,一位40多岁的卒中患者说自己特别担心夜里二次复发,这种担心来自体内存在的不稳定血栓,而夜间正是高危时段,这类用户是有真实购买意愿的。
可穿戴性方面,团队选择先切院内场景,再逐步推向家庭。目标人群对佩戴的不适感有一定耐受度,逻辑类似呼吸机——刚开始不习惯,用久了就接受了。目前潜脑科技在可穿戴设备上已经取得长足进步。
阿尔兹海默症这块,核心难题是医学界对病因还没有公认结论,头皮脑电属于间接信号,AI硬去解码缺乏可解释性。从医疗器械注册的角度看,涉及AI的三类器械监管极为严格。所以公司现阶段聚焦卒中这个成因明确的领域;借助脑电大模型的通用能力,未来可以通过长期佩戴的数据拓展到脑瘤早筛、睡眠检测、阿尔兹海默症等方向,但这些目前不作为主攻方向。
钛资本研究院观察
非侵入脑机接口赛道正处在从实验室走向临床商业化的关键拐点。脑电大模型的突破,正在快速收窄非侵入式与侵入式方案之间的性能差距,脑电信号在医疗级场景中的价值随之释放。众多潜在应用里,脑卒中监护的临床刚需明确、时间窗口严苛,现有监测手段又是空白,成为当下最具备商业化落地条件的细分领域。潜脑科技聚焦卒中的院前诊断与院内监护,靠近300例临床数据验证、动物模型分钟级捕捉实验,以及柔性电极与脑电大模型的全栈自研,搭起了从院内到家庭的应用闭环。监管趋严、行业标准逐步明确,具备数据壁垒与软硬一体能力的企业有望占得先发优势。